Une nouvelle molécule qui permet à l'énergie de sauter rapidement dans sa structure rend le recyclage de la lumière plus efficace et réglable. Le développement de l'Université de Kobe présente une stratégie de conception pour un meilleur exploitation d'énergie solaire ainsi que des applications médicales et de capteurs.
Alors que la lumière à faible énergie est abondante et inoffensive, de nombreuses applications techniques de la production d'énergie solaire aux traitements médicaux reposent sur une lumière à haute énergie. Pour augmenter l'efficacité de la récolte de la lumière et pour éviter autant que possible la lumière à haute énergie dans les technologies de traitement, il est possible de fusionner deux particules de lumière à basse énergie en une seule particule à haute énergie dans un processus appelé «conversion croisée».
Cependant, cela nécessite deux molécules qui ont chacune absorbé une particule légère pour se cogner à la bonne orientation, et les chercheurs tâtonnent toujours un cadre pour améliorer et contrôler ce processus.
Le photoscientifique de l'Université Kobe, Kobori Yasuhiro, a étudié le processus opposé – une molécule énergisée transférant la moitié de son énergie d'excitation à une autre molécule – et dit: « Nous avons établi une méthode analytique pour clarifier comment l'énergie absorbée transforme la molécule et comment elle se déplace, et je crois que cela peut être utile lorsque vous essayez d'atteindre la conversion. »
En principe, il existe deux façons de rendre plus probable que l'énergie d'excitation passe d'une molécule à l'autre, c'est-à-dire, soit en permettant aux molécules de se cogner plus fréquemment, en réduisant la viscosité du milieu, soit en augmentant la zone sur laquelle la réaction peut se produire. Mais il y a une limite à la fluidité d'un milieu, et une plus grande zone de réaction signifie souvent que l'énergie qui peut être transférée efficacement sera plus faible.
Dans le journal Édition internationale d'Angewandte ChemieKobori et son équipe rapportent qu'ils ont créé une molécule qui permet un taux de fusion d'énergie de 20% plus rapide qu'avec les matériaux précédents.
« Nous avons utilisé trois molécules d'anthracène qui sont disposées comme des antennes dans trois directions différentes autour d'un atome de bore central.
Le saut est si rapide, en fait, qu'il est plus rapide que la durée habituelle d'une collision moléculaire, ce qui rend très probable que les états de triplet excités soient orientés à droite et le processus de fusion énergétique appelée « annihilation triplet-triplet » peut avoir lieu.
Lors de l'étude de la mécanique de la façon dont ce processus se produit, les chercheurs de l'Université de Kobe ont fait une autre découverte. Ils ont constaté qu'ils peuvent contrôler la luminescence en modifiant la viscosité du milieu, car plus de matériaux visqueux abaissent à la fois le taux de rencontre entre les molécules ainsi que la capacité de l'état triplet excité à sauter entre des parties d'une molécule.
Kobori dit: « Nous pensons qu'avec cela, il pourrait être possible de suivre l'environnement fluide dans les régions microscopiques, par exemple dans les cellules. »
Ce que Kobori et son équipe ont trouvé n'est pas seulement une meilleure configuration moléculaire, mais une stratégie de conception moléculaire. Ils s'attendent à ce que l'intégration d'une telle perspective intramoléculaire puisse faire progresser le développement de convertisseurs hauts à haute efficacité.
Kobori dit: « Nous nous attendons à ce que ce développement puisse contribuer à la résolution des problèmes énergétiques mondiaux, ainsi qu'à se développer dans un large éventail de domaines tels que la thérapie contre le cancer et les diagnostics, en utilisant une lumière inoffensive de faible énergie et une conversion up-situ. »
