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超级分子纤维可以完成长程能量传输

 

一支来自德国埃尔兰根 - 纽伦堡大学和拜罗伊特大学的科学家团队,首次描述了这个全新的纳米结构,可以用于在室温下传输能量几微米的距离。


(图示为包含超过10000个完美有序排列单元的超分子纤维,可使得室温下超过四微米的能量传输成为可能。图片来源: A. T. Haedler

运输的距离只能通通过沿各自纳米纤维的量子相干效应进行解释。

随着世界不断增长的能源消耗,一个低成本的方法是将太阳光转换成电能,这个方法拥有重要的意义。为了满足这个要求,创新的概念设备需要被开发出来,即光所产生的能量被输送而不产生任何显著损失。

在拜罗伊特大学,Hans-Werner Schmidt(高分子化学)和Richard Hildner(实验物理)的研究小组制定的超分子纳米纤维,可以包括超过10,000个相似的建造基元。

羰基桥三芳基胺组成了建造基元的核心。这个三芳基胺衍生物,最初是由埃尔兰根 - 纽伦堡大学的Milan Kivala(有机化学)所在的研究小组制作的,再后来在在拜罗伊特大学进行化学改性。连接到本体中间的是三个naphthalimidbithiophene载体色。

在特定的条件下,基元会快速自组织并产生测量超过4微米长,0.005微米直径的纳米纤维。做一个比较的话,人的头发约为50100微米的厚度。

使用不同方法显微镜,拜罗伊特大学的研究人员能够观察能量沿纳米纤维的运输激发。为了获得这种远距离的能量运输,三芳基胺核心在整个过程中提供了精确的配置。这使得以一种波浪状的方式从一个基元中传递能量到随后基元中成为可能。这种现象被称为量子相干。

“这些极具潜力的纳米结构表明,精心建造的材料用于光能量的高效运输是一个新兴的研究领域Richard Hildner博士说,他是拜罗伊特大学在捕光领域的专家。

捕光研究领域的目的是,发生在自然光合作用机械能量传输过程的准确描述。这种知识可以被利用来开发创新的可从太阳光获取能量的纳米结构。

在这个领域中,跨学科的科学家们共同合作,首先在巴伐利亚的Solar Technologies Go Hybrid,以及合成和生物多载色体系统(GRK 1640)的Research Training Group Photophysics,由德国研究基金(DFG)支持。

新材料在线编译整理——翻译:Gary       校正:摩天轮

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