Forskare i Kina har identifierat en ny mekanism som använder protonrörelse för att påskynda energiöverföring i material. Processen, som observerats i kvantprickar, bygger på kvanttunneleffekt vid rumstemperatur. Upptäckten kan bidra till att förbättra solceller, lasrar och katalysatorer.
Ett forskarlag lett av professor Kaifeng Wu vid Dalian Institute of Chemical Physics har upptäckt en protonskyttel-assisterad triplett-energiöverföring, kallad PS-TET. I experimenten flyttades energi från kolloidala kvantprickar baserade på ZnSe till fenol-pyridindyader på deras ytor. En proton ändrar kortvarigt position för att koordinera elektron- och hålrörelsen innan den återgår till sin ursprungspunkt.
Skytteln ökade både hastigheten och effektiviteten i överföringen jämfört med en version utan protonen. Hastigheten påverkades föga av temperaturen, vilket tyder på att protonen rör sig via kvantmekanisk tunneleffekt snarare än genom värmedrivna steg.
"Upptäckten av PS-TET-mekanismen har djupgående implikationer för många moderna molekylära teknologier som involverar molekylers excitierade triplett-spintillstånd", noterade professor Wu. Resultaten tyder på att tillsats eller borttagning av en sådan skyttel skulle kunna göra det möjligt för forskare att reglera triplettbildning i enheter efter behov.