Alors que les mesures spectroscopiques sont normalement moyennées sur une myriade de molécules, une nouvelle méthode développée par des chercheurs de l'Université technique de Munich (TUM) fournit des informations précises sur l'interaction des molécules individuelles avec leur environnement. Cela accélérera l'identification de molécules efficaces pour les futures technologies photovoltaïques, par exemple.

Une équipe internationale dirigée par le chimiste du TUM, le professeur Jürgen Hauer, a maintenant réussi à déterminer les propriétés spectrales de molécules individuelles. Les chercheurs ont acquis les spectres d'absorption et d'émission des molécules étudiées sur une large gamme spectrale en une seule mesure et ont déterminé avec précision comment les molécules interagissent avec leur environnement, capter et libérer l'énergie.

Normalement, ces types de mesures sont moyennées sur des milliers, même des millions, de molécules, sacrifier des informations détaillées importantes. "Précédemment, les spectres d'émission pourraient être acquis en routine, mais les mesures d'absorption sur des molécules individuelles étaient extrêmement coûteuses, " explique Hauer. " Nous avons maintenant atteint la limite ultime de détectabilité. "

Appareil compact, mesure rapide

La nouvelle méthode est basée sur un format compact, Instrument de taille DIN-A4 que les chimistes munichois ont développé en collaboration avec des collègues du Politecnico di Milano. Il génère une double impulsion laser avec un délai contrôlé entre les deux. La deuxième impulsion module le spectre d'émission de manière spécifique, qui à son tour fournit des informations sur le spectre d'absorption. Ces informations sont ensuite évaluées à l'aide d'une transformation de Fourier.

« Le principal avantage est que nous pouvons, avec peu d'efforts, transformer un montage classique de mesure d'acquisition de spectres d'émission en un dispositif de mesure de spectres d'émission et d'absorption, " dit Hauer. La mesure elle-même est relativement facile. " A neuf heures du matin, nous avons installé l'appareil dans l'installation de l'Université de Copenhague, " dit Hauer. " A 11 heures et demie nous avions déjà nos premières données de mesure utiles."

Sur les traces de la photosynthèse

En utilisant la nouvelle méthode de spectroscopie, les chimistes espèrent maintenant étudier des molécules individuelles pour comprendre des phénomènes tels que le flux d'énergie dans les composés organo-métalliques et les effets physiques des molécules lorsqu'elles entrent en contact avec l'eau et d'autres solvants.

L'influence des solvants au niveau d'une molécule unique est encore mal comprise. Les chimistes veulent également afficher le flux d'énergie d'une manière résolue dans le temps pour comprendre pourquoi l'énergie circule plus rapidement et plus efficacement dans certaines molécules que dans d'autres. "Spécifiquement, nous nous intéressons au transfert d'énergie dans les systèmes biologiques dans lesquels la photosynthèse a lieu, " dit Hauer.

L'objectif :les cellules solaires organiques

Les chercheurs ont jeté leur dévolu sur le complexe de collecte de lumière LH2 pour des applications futures. "Une fois que nous comprenons les complexes naturels de récolte de lumière, on peut commencer à réfléchir à des systèmes artificiels pour un déploiement dans le photovoltaïque, " dit Hauer. Les résultats pourraient constituer la base des futures technologies photovoltaïques. L'objectif est le développement d'une nouvelle cellule solaire organique.