Mentre le misurazioni spettroscopiche sono normalmente mediate su una miriade di molecole, un nuovo metodo sviluppato dai ricercatori dell'Università tecnica di Monaco (TUM) fornisce informazioni precise sull'interazione delle singole molecole con il loro ambiente. Ciò accelererà l'identificazione di molecole efficienti per le future tecnologie fotovoltaiche, Per esempio.

Un team internazionale guidato dal professor Jürgen Hauer, chimico della TUM, è ora riuscito a determinare le proprietà spettrali delle singole molecole. I ricercatori hanno acquisito gli spettri di assorbimento ed emissione delle molecole studiate su un'ampia gamma spettrale in un'unica misurazione e hanno determinato con precisione come le molecole interagiscono con il loro ambiente, catturare e rilasciare energia.

Normalmente, questo tipo di misurazioni viene mediato su migliaia, anche milioni, di molecole, sacrificare informazioni dettagliate importanti. "In precedenza, gli spettri di emissione possono essere acquisiti di routine, ma le misurazioni dell'assorbimento su singole molecole erano estremamente costose, " spiega Hauer. "Abbiamo ora raggiunto il limite ultimo di rilevabilità".

Apparato compatto, misurazione rapida

Il nuovo metodo si basa su un compatto, Strumento formato DIN-A4 che i chimici di Monaco di Baviera hanno sviluppato in collaborazione con i colleghi del Politecnico di Milano. Genera un doppio impulso laser con un ritardo controllato nel mezzo. Il secondo impulso modula lo spettro di emissione in modo specifico, che a sua volta fornisce informazioni sullo spettro di assorbimento. Queste informazioni vengono quindi valutate utilizzando una trasformazione di Fourier.

"Il vantaggio principale è che possiamo, con poco sforzo, trasformare una configurazione di misurazione convenzionale per l'acquisizione di spettri di emissione in un dispositivo per misurare gli spettri di emissione e assorbimento, " dice Hauer. La misurazione in sé è relativamente facile. "Alle nove del mattino, abbiamo installato l'apparato nel setup dell'Università di Copenhagen, " dice Hauer. "Alle 11 e mezza avevamo già i nostri primi dati di misurazione utili."

Sulle tracce della fotosintesi

Utilizzando il nuovo metodo di spettroscopia, i chimici ora sperano di studiare le singole molecole per comprendere fenomeni come il flusso di energia nei composti metallo-organici e gli effetti fisici nelle molecole quando entrano in contatto con l'acqua e altri solventi.

L'influenza dei solventi a livello di singola molecola è ancora poco conosciuta. I chimici vogliono anche visualizzare il flusso di energia in maniera risolta nel tempo per capire perché l'energia scorre più velocemente e in modo più efficiente in alcune molecole che in altre. "In particolare, siamo interessati al trasferimento di energia nei sistemi biologici in cui avviene la fotosintesi, "dice Hauer.

L'obiettivo:celle solari organiche

I ricercatori hanno espresso la loro opinione sul complesso di raccolta della luce LH2 per applicazioni future. "Una volta compresi i complessi naturali di raccolta della luce, possiamo iniziare a pensare a sistemi artificiali da impiegare nel fotovoltaico, " afferma Hauer. I risultati potrebbero costituire la base per le future tecnologie nel fotovoltaico. L'obiettivo è lo sviluppo di una nuova cella solare organica.