Эрдэмтэд квант "багт наадмын эффект" -ийг анх харуулав

Агуулгын хүснэгт:

Эрдэмтэд квант "багт наадмын эффект" -ийг анх харуулав
Эрдэмтэд квант "багт наадмын эффект" -ийг анх харуулав
Anonim

Үндэсний судалгааны цөмийн их сургуулийн MEPhI (NRNU MEPhI) -ийн мэргэжилтнүүдээр ахлуулсан олон улсын эрдэмтдийн бүлэг дэлхийд анх удаа саяхан таамагласан квант электродинамик эффектийг үзүүлэх боломжтой боллоо. Бүтээлийн зохиогчдын үзэж байгаагаар олж авсан үр дүн нь нарны зай, органик гэрэл ялгаруулдаг диод болон бусад фотоэлектрик төхөөрөмжийн үр ашгийг хэд дахин нэмэгдүүлэх боломжийг олгох юм. Энэхүү нийтлэлийг Chemical Science сэтгүүлд нийтлэв.

Экситон бол квазипарикул (квант онолын туслах объект) бөгөөд зан төлөв нь эсрэг цэнэг, электрон ба нүхний хос тээвэрлэгчийн холбосон төлөв байдлыг дүрсэлдэг. NRNU MEPhI -ийн эрдэмтдийн тайлбарласнаар "экситон" гэсэн ойлголт нь гэрэлтэй харьцахдаа органик хагас дамжуулагчийн цахилгаан шинж чанарыг өндөр нарийвчлалтай дүрслэх боломжийг олгодог.

Эрдэмтдийн үзэж байгаагаар экзитоны төрөлт эсвэл устгал, өөрөөр хэлбэл органик хагас дамжуулагч дахь энергийн резонансын хувирал нь фотон (цахилгаан соронзон цацрагийн квант) шингээх эсвэл ялгаруулах замаар дагалддаг. Судалгааны багийн шинэ нийтлэлд "хүчтэй холбох" эффект ашиглан экситон шилжилтийн шинж чанарыг хянах боломжийг харуулав.

"Хүчтэй холболтын" нөлөө нь экситон хэмээх ойлголтыг ашиглан тодорхойлсон бодис дахь өдөөлт ба орон нутгийн цахилгаан соронзон өдөөлтийн хоорондох эрлийз энергийн төлөв байдлыг бүрдүүлэх явдал юм. Ийм нөхцлийг бүрдүүлэхийн тулд тусгай резонатор ашигладаг. Гэрлийн долгионы уртын дарааллын зайд бие биенийхээ эсрэг байрласан хос толь дээр суурилдаг "гэж MEPhI үндэсний судалгааны цөмийн их сургуулийн нано биоинженерийн лабораторийн тэргүүлэх эрдэмтэн Игорь Набиев хэлэв. Шампань-Арденн (Франц) дахь Реймсийн их сургуульд.

Алдагдалгүй энерги дамжуулалт

"Экзитон" гэсэн нэр томъёог ашигладаг органик хагас дамжуулагчийн нэг нөлөө нь анагаах ухааны технологид хэрэглэгддэг Forster резонансын энергийн дамжуулалт (FRET) юм. Энэ нь бие биенээсээ бага зайд байрладаг өөр өөр молекул дахь хоёр экситон төлөвийн хооронд энергийг алдагдалгүйгээр дамжуулахаас бүрдэнэ.

Стандарт нөхцөлд хандивлагчийн молекулаас хүлээн авагчийн молекул руу шилжих нь тодорхой чиглэлд явагддаг. Энэхүү үзэгдлийн потенциалын боломжийг фотоэлектрикт илүү өргөн ашиглахын тулд янз бүрийн молекулуудын экситонуудын хооронд FRET горимд энерги дамжуулах чиглэлийг хяналттай өөрчлөхөөс бүрдсэн багт наадмын эффектийг туршилтаар бүртгэж, судлах шаардлагатай байв.

Үүнийг гурван жилийн өмнө АНУ -ын физикчид онолын хувьд урьдчилан таамаглаж байсан. NRNU "MEPhI" -ийн нано биоинженерийн лабораторийн ажилтнууд үүнийг дэлхийд анх удаа харуулж чадсан юм.

Үр ашгийг хэд хэдэн удаа нэмэгдүүлэх

Зохиогчдын үзэж байгаагаар ажлын хамгийн ойрын практик үр дүн бол гэрлийн энергийг цахилгаан энерги болгон хувиргадаг фотоэлектрик төхөөрөмжийн үр ашгийг эрс нэмэгдүүлэх чадвар юм. Үүнийг уламжлал ёсоор эрчим хүчний алдагдлын суваг болж хувирсан экситон мужуудаас энерги цуглуулах замаар хэрэгжүүлэх боломжтой гэж эрдэмтэд тэмдэглэжээ.

LNBE NRNU MEPhI-ийн судлаач Дмитрий Довженко "Экситон-фотоны эрлийз төлөв үүссэний улмаас урт хугацааны төлөв байдлаас эрчим хүч цуглуулах нээлттэй боломж нь цахилгаан болон гэрэл цахилгаан төхөөрөмжийн үр ашгийг ихээхэн нэмэгдүүлэх болно" гэж тайлбарлав. Саутгемптоны их сургууль (Их Британи).

Судалгааны зохиогчид өмнө нь боловсруулсан бичил кавитыг ашиглан хос органик фторофор болон хөндийд байрлуулсан гэрлийн экситонуудын хооронд хүчтэй холболт үүсгэсэн. NRNU MEPhI -ийн эрдэмтдийн үзэж байгаагаар энэхүү системд хандивлагч ба хүлээн авагчийн хооронд дамжуулах чиглэл өөрчлөгдөх хүртэл эрчим хүчний дамжуулалтын хэд хэдэн параметрийг зохиомлоор хянах боломжтой байдаг.

Гэрлийн хяналт

Эрдэмтдийн үзэж байгаагаар NRNU MEPhI -д бүтээсэн системийг химийн урвалыг алсаас хянах, түүнчлэн эмнэлгийн оношлогоо болон бусад чиглэлээр оптик хяналттай дүрсний технологийг боловсруулахад ашиглаж болно.

"Биоанагаахын оношлогоонд өргөн хэрэглэгддэг FRET -ийн үр ашгийг нэмэгдүүлэхийн зэрэгцээ" багт наадмын эффект "-ийг физик -химийн бусад процессыг хянахад ашиглаж болно, жишээлбэл, гадны резонатор эсвэл ганцаар удирддаг цэнэг дамжуулах үр ашгийг ихээхэн нэмэгдүүлэх. экситонуудын хуваагдал "гэж Игорь Набиев тэмдэглэв.

Энэхүү ажилд Москвагийн Физик, технологийн дээд сургууль, Сеченовын их сургууль, В. И. академич М. М. Шемякин ба Ю. А. Овчинников, Саутгемптоны их сургууль (Их Британи), Шампань-Арденн дэх Реймсийн их сургууль (Франц), Доностиа олон улсын физикийн төв (Испани), Баскийн шинжлэх ухааны сан (Испани). Энэхүү судалгааг Оросын шинжлэх ухааны сангийн дэмжлэг, 21-79-30048 тоот буцалтгүй тусламжаар хийжээ.

Зөвлөмж болгож буй: