"На шаг ближе к фотосинтезу: японские учёные создают синтетические кольца, передающие энергию как в листьях"
Новая технология позволяет электронам циркулировать по кольцевым структурам, повторяя дизайн природных светособирающих комплексов. Исследование из Японии обещает революцию в солнечной энергетике и фотонной электронике.
Молекулы с интеллектом кольца
В центре истории — фталоцианины. Это сложные ароматические соединения, которые уже используются в солнечных панелях и красителях. Исследователи взяли эти молекулы и создали из них то, что они называют "синтетическим кольцом".
Но не просто кольцом. Это самособирающаяся структура, в которой восемь выступающих "столбиков" одной молекулы соединяются с другой. В результате — стопка из 16 плоских молекул, образующих полноценное кольцо.
И что в этом такого?
А то, что это кольцо ведёт себя почти как природные антенны в фотосинтетических организмах — оно способно проводить энергию по кругу, эффективно и без потерь. Это называется тороидальная конъюгация. Когда заряд и энергия, словно поток воды, циркулируют по кольцу. Без проводов. Без двигателей. На уровне молекул.
Что это даёт нам?
Это первый в истории пример того, как энергия и заряд могут циркулировать не просто по одной молекуле, а по сборке из нескольких молекул. Это квантовый прорыв.
Рентгеновская кристаллография показала: структура не просто теоретическая — она реальна. А спектроскопия подтвердила, что энергия действительно течёт по кольцу. Причём как в возбужденном, так и в заряженном состоянии.
Зачем это человечеству?
Представьте солнечную панель, в которой каждый фотон света поглощается без потерь. Или электронную схему, где энергия двигается без сопротивления. А может быть — фотонный процессор, работающий на световой энергии, без нагрева и перегрузок.
Синтетические тороидальные структуры могут стать основой для:
-
нового поколения солнечных элементов, в которых потери будут минимальными;
-
фотонной электроники, где информация передаётся светом;
-
оптоэлектронных устройств, в которых свет превращается в ток без посредников.
Перспективы
Исследователи уже заявили, что собираются расширить этот принцип на другие типы молекул. Возможно, в будущем появятся целые классы синтетических устройств, работающих так же, как работает природа — просто, точно, безотказно.
Источник: Phys.org
