Un gruppo interdisciplinare di ricercatori delle Università di Bayreuth e Erlangen-Norimberga (Germania) riferisce su Nature sulle nanofibre, che consentono per la prima volta un trasporto diretto di energia su diversi micrometri a temperatura ambiente. Questa distanza di trasporto può essere spiegata solo con effetti di coerenza quantistica lungo le singole nanofibre.

La conversione della luce solare in elettricità a basso costo diventa sempre più importante per far fronte al crescente consumo energetico mondiale. Questo compito richiede lo sviluppo di nuovi concetti di dispositivi, in cui in particolare il trasporto di energia generata dalla luce con perdite minime è un aspetto chiave. Un gruppo interdisciplinare di ricercatori delle Università di Bayreuth e Erlangen-Norimberga (Germania) riferisce in Natura su nanofibre, che consentono per la prima volta un trasporto diretto di energia su diversi micrometri a temperatura ambiente. Questa distanza di trasporto può essere spiegata solo con effetti di coerenza quantistica lungo le singole nanofibre.

I gruppi di ricerca di Richard Hildner (Fisica sperimentale) e Hans-Werner Schmidt (Chimica macromolecolare) dell'Università di Bayreuth hanno preparato nanofibre supramolecolari, che può comprendere più di 10, 000 blocchi di costruzione identici. Il nucleo del blocco costitutivo è una cosiddetta triarilammina a ponte carbonile. Questo derivato della triarilammina è stato sintetizzato dal gruppo di ricerca di Milan Kivala (Chimica Organica) presso l'Università di Erlangen-Norimberga e modificato chimicamente presso l'Università di Bayreuth. Tre cromofori naftalimidbitiofene sono legati a questa unità centrale. In condizioni specifiche, i mattoni si autoassemblano spontaneamente e formano nanofibre con lunghezze superiori a 4 micrometri e diametri di soli 0,005 micrometri. Per fare un confronto:un capello umano ha uno spessore da 50 a 100 micrometri.

Con una combinazione di diverse tecniche di microscopia, gli scienziati dell'Università di Bayreuth sono stati in grado di visualizzare il trasporto dell'energia di eccitazione lungo queste nanofibre. Per realizzare questo trasporto di energia a lungo raggio, i nuclei di triarilammina dei mattoni, che sono perfettamente disposti faccia a faccia, agire di concerto. Così, l'energia può essere trasferita in modo ondulatorio da un elemento costitutivo all'altro:questo fenomeno è chiamato coerenza quantistica.

"Queste nanostrutture altamente promettenti dimostrano che l'accurata personalizzazione dei materiali per il trasporto efficiente dell'energia luminosa è un'area di ricerca emergente", afferma il dott. Richard Hildner, un esperto nel campo della raccolta della luce presso l'Università di Bayreuth. L'area di ricerca raccolta della luce mira a una descrizione precisa dei processi di trasporto nei macchinari fotosintetici naturali per utilizzare questa conoscenza per la costruzione di nuove nanostrutture per la generazione di energia dalla luce solare. In questo campo gruppi interdisciplinari di ricercatori lavorano insieme nell'iniziativa bavarese Solar Technologies Go Hybrid e nel Research Training Group Photophysics of sintetici e biologici multicromoforici (GRK 1640) finanziato dalla German Research Foundation (DFG).