Des chercheurs de l'Université d'État de Floride cherchant à faire plus récent, des matériaux plus économes en énergie ont fait une percée dans la compréhension de la façon dont la structure dicte le transfert d'électrons à travers les surfaces.

Tout a à voir avec la façon dont les molécules sont positionnées.

Ken Hanson, professeur agrégé de chimie, et ses collègues ont découvert que la façon dont les molécules s'assemblent sur un matériau inorganique joue un rôle clé dans la façon dont l'énergie et le courant électrique se déplacent à travers ces interfaces, entraînant ainsi la fonctionnalité.

Ses recherches sont publiées dans le Journal de chimie physique C .

"Les systèmes naturels comme la photosynthèse et des millions d'années d'évolution ont été capables de contrôler l'orientation des molécules pour rendre le transfert d'énergie et d'électrons très efficace, " Hanson a déclaré. " Nous aimerions atteindre le même niveau de contrôle structurel avec des assemblages fabriqués par l'homme. "

Les interfaces molécule-inorganique sont couramment utilisées dans des applications telles que les biocapteurs, cellules solaires et dispositifs électroluminescents organiques. La capacité de déplacer l'énergie et le courant électrique à travers ces interfaces dicte les performances de l'appareil.

Les multicouches liées aux ions métalliques sont récemment apparues comme une stratégie pour contrôler l'interface en ajustant les propriétés de chaque couche. Ces multicouches ont été utilisées pour les cellules solaires, production de combustibles solaires et redresseurs moléculaires. En plus des propriétés des couches individuelles, la façon dont les molécules de surface sont positionnées joue un rôle essentiel dans la façon dont ces couches communiquent.

Mais jusqu'à maintenant, le positionnement ou l'orientation était inconnu.

"Les atomes dans les systèmes chimiques complexes bougent et se tortillent sans but, " a déclaré Wei Yang, professeur de chimie et de biochimie de la FSU, un co-auteur de l'étude. « Comprendre comment les systèmes chimiques complexes s'arrangent dynamiquement de manière à dicter des propriétés essentielles, telles que la conversion ascendante de photons moléculaires, n'est pas seulement significatif en pratique pour une conception optimale des matériaux, comme les cellules solaires, mais aussi intellectuellement vraiment satisfaisant. "

Hanson a dit maintenant qu'ils ont une meilleure compréhension de la structure et de l'orientation, ils veulent le contrôler pour fabriquer des cellules solaires plus efficaces ou d'autres technologies.

"Les résultats fondamentaux obtenus dans cette étude sont d'une grande importance pour développer de futures applications avancées de l'armée dans la détection et le stockage d'énergie, " dit Pani Varanasi, chef de succursale, Bureau de recherche de l'armée, un élément du laboratoire de recherche de l'armée du commandement du développement des capacités de combat de l'armée américaine.