Достижение фотохимической апконверсии в твердом состоянии — это шаг ближе к реальности благодаря новой технологии, которая может открыть жизненно важные инновации в области возобновляемых источников энергии, очистки воды и передового здравоохранения.
Исследователи Exciton Science из Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее продемонстрировали, что ключевой этап процесса апконверсии может быть достигнут в твердом состоянии, что повышает вероятность того, что работающее устройство может быть произведено в коммерческом масштабе. Возможные применения включают катализ водорода и производство солнечной энергии.
Их работа была опубликована в влиятельном журнале Энергетические письма ACS и, вероятно, приведет к серьезным изменениям в подходах ученых во всем мире, исследующих эту сложную, но потенциально преобразующую область.
Профессор Тим Шмидт из Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее, главный исследователь экситонной науки и старший автор статьи, сказал: «Я думаю, что люди немедленно начнут нас копировать. Я считаю это прорывом, потому что этот подход можно адаптировать для преобразования с повышением частоты в ультрафиолетовый или инфракрасный диапазон. Мы так много можем с этим сделать».
Повышающее преобразование включает в себя склеивание двух фотонов света с низкой энергией для создания более энергичного видимого света, который можно улавливать солнечными элементами или использовать для других целей.
Технический термин для процесса склеивания — «триплет-триплетная аннигиляция», в результате которой образуется «синглетный экситон». Экситон — это квазичастица, которая существует, когда электрон и дырка, с которой он связан, возбуждаются светом или другим источником энергии.
Контролируемая и надежная триплет-триплетная аннигиляция и фотохимическое повышающее преобразование, которое она обеспечивает, могут поднять предел эффективности устройств солнечной энергии с 33,7% до 40% или выше.
Большая часть фундаментальных исследований по ап-конверсии проводится с жидкими образцами. Чтобы этот механизм был полезен в приложениях реальных устройств, его необходимо эффективно продемонстрировать в твердотельном состоянии.
В этой работе научный сотрудник Exciton доктор Тилини Ишвара и ее коллеги создали тонкую пленку наноструктурированного оксида алюминия, окрашенную сенсибилизатором.
Поры структуры заполнены молекулами-эмиттерами в концентрированном растворе, что обеспечивает весьма перспективный квантовый выход генерации фотонов 9,4%.
Следующим шагом для исследователей является выход за рамки концентрированного раствора, используемого в этом подходе, и достижение аналогичных результатов в полностью твердом состоянии, возможно, с использованием гелеобразного вещества.
«Если вы сможете сделать его достаточно маленьким, вы сможете использовать его даже для проведения химических процессов в организме», — сказал Тилини.
«Вы можете генерировать свет более высокой энергии в определенном месте внутри тела для лечения опухолей или создания лекарств с лазерной точностью.
«Очистка воды — еще одно применение апконверсии. Если вы сможете преобразовать видимый спектр в довольно резкий ультрафиолет, вы сможете уничтожать насекомых и спасать миллионы жизней каждый год в развивающихся странах».
Другие приложения, которые потенциально могут быть основаны на новых методах преобразования с повышением частоты, включают инфракрасные технологии, такие как ночное видение, и даже 3D-печать.
Прочтите оригинал статьи здесь
Пост «Апконверсия: революция в области чистой воды, зеленой энергии и футуристической медицины» впервые появился на сайте Verve Times.
