Onderzoekers van de Florida State University die nieuwere, meer energie-efficiënte materialen hebben een doorbraak bereikt in het begrijpen hoe de structuur de elektronenoverdracht over oppervlakken dicteert.

Het heeft allemaal te maken met hoe de moleculen gepositioneerd zijn.

Ken Hanson, universitair hoofddocent scheikunde, en zijn collega's ontdekten dat de manier waarop moleculen assembleren op een anorganisch materiaal een sleutelrol speelt in hoe energie en elektrische stroom over deze interfaces bewegen, waardoor de functionaliteit wordt aangestuurd.

Zijn onderzoek is gepubliceerd in de Journal of Physical Chemistry C .

"Natuurlijke systemen zoals fotosynthese en miljoenen jaren van evolutie hebben de oriëntatie van moleculen kunnen regelen om de energie- en elektronenoverdracht zeer efficiënt te maken, "Zei Hanson. "We zouden graag hetzelfde niveau van structurele controle willen bereiken met door mensen gemaakte assemblages."

Molecuul-anorganische interfaces worden vaak gebruikt in toepassingen zoals biosensoren, zonnecellen en organische lichtgevende apparaten. De mogelijkheid om energie en elektrische stroom over die interfaces te verplaatsen, bepaalt de prestaties van het apparaat.

Metaal-ion-gekoppelde meerlagen zijn onlangs naar voren gekomen als een strategie om de interface te regelen door de eigenschappen van elke laag af te stemmen. Deze meerlagen zijn gebruikt voor zonnecellen, opwekking van zonnebrandstoffen en moleculaire gelijkrichters. Naast de eigenschappen van afzonderlijke lagen, de manier waarop oppervlaktemoleculen worden gepositioneerd, speelt een cruciale rol in hoe deze lagen communiceren.

Maar tot nu toe, de positionering of oriëntatie was onbekend.

"Atomen in complexe chemische systemen wiebelen en wiebelen doelloos, " zei FSU hoogleraar chemie en biochemie Wei Yang, een co-auteur van de studie. "Begrijpen hoe complexe chemische systemen dynamisch worden gerangschikt om essentiële eigenschappen te dicteren, zoals opconversie van moleculaire fotonen, is niet alleen praktisch zinvol voor een optimaal ontwerp van materialen, zoals zonnecellen, maar ook intellectueel echt bevredigend. "

Hanson zei nu dat ze een beter begrip hebben van de structuur en oriëntatie, ze willen het beheersen om efficiëntere zonnecellen of andere technologieën te maken.

"De fundamentele resultaten die in deze studie zijn verkregen, zijn van groot belang voor de ontwikkeling van toekomstige geavanceerde legertoepassingen op het gebied van detectie en energieopslag, " zei Pani Varanasi, afdelingschef, Legeronderzoeksbureau, een onderdeel van het Army Research Laboratory van het Amerikaanse leger Combat Capabilities Development Command.