I ricercatori della Florida State University che cercano di creare nuovi, materiali più efficienti dal punto di vista energetico hanno fatto un passo avanti nella comprensione del modo in cui la struttura determina il trasferimento di elettroni attraverso le superfici.

Tutto ha a che fare con il modo in cui sono posizionate le molecole.

Ken Hanson, professore associato di chimica, e i suoi colleghi hanno scoperto che il modo in cui le molecole si assemblano su un materiale inorganico gioca un ruolo chiave nel modo in cui l'energia e la corrente elettrica si muovono attraverso queste interfacce, guidando così la funzionalità.

La sua ricerca è pubblicata nel Journal of Physical Chemistry C .

"Sistemi naturali come la fotosintesi e milioni di anni di evoluzione sono stati in grado di controllare l'orientamento delle molecole per rendere molto efficiente il trasferimento di energia e di elettroni, "Ha detto Hanson. "Ci piacerebbe raggiungere lo stesso livello di controllo strutturale con assemblaggi fatti dall'uomo".

Le interfacce molecola-inorganico sono comunemente utilizzate in applicazioni come biosensori, celle solari e dispositivi organici emettitori di luce. La capacità di spostare energia e corrente elettrica attraverso tali interfacce determina le prestazioni del dispositivo.

I multistrati legati a ioni metallici sono emersi di recente come strategia per controllare l'interfaccia regolando le proprietà di ogni strato. Questi multistrati sono stati utilizzati per le celle solari, generazione di combustibili solari e raddrizzatori molecolari. Oltre alle proprietà dei singoli strati, il modo in cui le molecole di superficie sono posizionate gioca un ruolo fondamentale nel modo in cui questi strati comunicano.

Ma fino ad ora, il posizionamento o l'orientamento erano sconosciuti.

"Gli atomi in sistemi chimici complessi si muovono e si muovono senza meta, ", ha affermato Wei Yang, professore di chimica e biochimica dell'FSU, coautore dello studio. "Capire come sistemi chimici complessi si organizzano dinamicamente in modo da dettare proprietà essenziali, come l'upconversion di fotoni molecolari, non è solo praticamente significativo per la progettazione ottimale dei materiali, come le celle solari, ma anche intellettualmente veramente soddisfacente. "

Hanson ha detto ora che hanno una migliore comprensione della struttura e dell'orientamento, vogliono controllarlo per rendere più efficienti le celle solari o altre tecnologie.

"I risultati fondamentali ottenuti in questo studio sono di grande importanza per sviluppare future applicazioni avanzate dell'esercito nel rilevamento e nello stoccaggio di energia, " disse Pani Varanasi, capo filiale, Ufficio di ricerca dell'esercito, un elemento del laboratorio di ricerca dell'esercito del comando di sviluppo delle capacità di combattimento dell'esercito degli Stati Uniti.