Un groupe interdisciplinaire de chercheurs des universités de Bayreuth et d'Erlangen-Nuremberg (Allemagne) rapporte dans Nature sur les nanofibres, qui permettent pour la première fois un transport d'énergie dirigé sur plusieurs micromètres à température ambiante. Cette distance de transport ne peut être expliquée que par des effets de cohérence quantique le long des nanofibres individuelles.

La conversion de la lumière du soleil en électricité à faible coût devient de plus en plus importante pour répondre à la croissance rapide de la consommation d'énergie dans le monde. Cette tâche nécessite le développement de nouveaux concepts d'appareils, dans lequel en particulier le transport de l'énergie générée par la lumière avec des pertes minimales est un aspect clé. Un groupe interdisciplinaire de chercheurs des universités de Bayreuth et d'Erlangen-Nuremberg (Allemagne) rapporte dans La nature sur les nanofibres, qui permettent pour la première fois un transport d'énergie dirigé sur plusieurs micromètres à température ambiante. Cette distance de transport ne peut être expliquée que par des effets de cohérence quantique le long des nanofibres individuelles.

Les groupes de recherche de Richard Hildner (Physique expérimentale) et Hans-Werner Schmidt (Chimie macromoléculaire) de l'Université de Bayreuth ont préparé des nanofibres supramoléculaires, qui peut en comprendre plus de 10, 000 blocs de construction identiques. Le noyau du bloc de construction est ce qu'on appelle une triarylamine à pont carbonyle. Ce dérivé de triarylamine a été synthétisé par le groupe de recherche de Milan Kivala (Chimie organique) à l'Université d'Erlangen-Nuremberg et modifié chimiquement à l'Université de Bayreuth. Trois chromophores naphtalimidbithiophène sont liés à cette unité centrale. Sous certaines conditions, les blocs de construction s'auto-assemblent spontanément et forment des nanofibres avec des longueurs de plus de 4 micromètres et des diamètres de seulement 0,005 micromètre. A titre de comparaison :un cheveu humain a une épaisseur de 50 à 100 micromètres.

Grâce à une combinaison de différentes techniques de microscopie, les scientifiques de l'Université de Bayreuth ont pu visualiser le transport de l'énergie d'excitation le long de ces nanofibres. Pour réaliser ce transport d'énergie à longue distance, les noyaux de triarylamine des blocs de construction, parfaitement disposés face à face, agir de concert. Ainsi, l'énergie peut être transférée de manière ondulatoire d'un bloc de construction à l'autre :ce phénomène est appelé cohérence quantique.

"Ces nanostructures très prometteuses démontrent que l'adaptation minutieuse des matériaux pour le transport efficace de l'énergie lumineuse est un domaine de recherche émergent", déclare le Dr Richard Hildner, un expert dans le domaine de la récolte de lumière à l'Université de Bayreuth. Le domaine de recherche sur la récolte de la lumière vise à une description précise des processus de transport dans les machines photosynthétiques naturelles afin d'utiliser ces connaissances pour construire de nouvelles nanostructures pour la production d'électricité à partir de la lumière du soleil. Dans ce domaine, des groupes interdisciplinaires de chercheurs travaillent ensemble dans l'initiative bavaroise Solar Technologies Go Hybrid et dans le Research Training Group Photophysics of synthétiques et biologiques multichromophoric systems (GRK 1640) financé par la Fondation allemande pour la recherche (DFG).