Alim Günəş hüceyrələrində elektron hərəkəti ilə bağlı yeni tədqiqat nəticələri təqdim edildi. Oldenburg Universitetindən Dr. Antonietta De Sio və Prof. Dr. Christoph Lienau rəhbərliyində beynəlxalq alimlər qrupu mürəkkəb boya molekulunda işıq udulması zamanı baş verən prosesləri araşdırıb. Nature Chemistry jurnalında yayımlanan tədqiqatda molekul daxilində yüksək tezlikli atom nüvələrinin vibrasiyalarının işıq təsiriylə baş verən enerji və yük daşınmasında mühüm rol oynadığı göstərildi.

Tədqiqat zamanı məlum olub ki, vibrasiyaların elektronlara təsiri yük daşınmasını başlanğıc mərhələdə aktivləşdirir. Halbuki əvvəllər hesab edilirdi ki, bu prosesə molekulun ətrafındakı həll edici mühit səbəb olur. Dr. De Sio bu tapıntının üzvi günəş hüceyrələrində yük daşınmasının daha yaxşı anlaşılmasına və daha effektiv materialların inkişafına töhfə verə biləcəyini vurğulayıb.

Araşdırılan boya molekulu Ulm Universitetindən Prof. Dr. Peter Bäuerle rəhbərliyindəki tədqiqat qrupu tərəfindən sintez olunub. Bu molekul günəş işığını elektrikə çevirmək üçün istifadə olunan üzvi günəş hüceyrələrinin plastik komponentinin əsas hissəsidir. Molekul üç hissədən ibarətdir: mərkəzi nüvə bölməsi və iki eyni qrup – biri sağda, digəri solda. Mərkəzi bölmə elektron donorudur, yəni elektronları asanlıqla ötürə bilir. Xarici qruplar isə elektron akseptoru olaraq işıq təsiriylə aktivləşmiş elektronları qəbul edə bilir.

İşıq təsiriylə elektronların hər iki akseptor bölməyə hərəkət edə biləcəyi nəzəri olaraq mümkün olsa da, bu prosesin başlama mexanizmi indiyə qədər tam aydın deyildi. Oldenburg tədqiqat qrupu bu simmetriyanın pozulma prosesini daha yaxından araşdırmağa qərar verib. Doktorantlar Katrin Winte və Somayeh Souri sub-10 femtosekund vaxt həlli ilə ultratez lazer spektroskopiyası texnikası istifadə edərək boya molekullarını aktivləşdiriblər. Bu metodla elektronların və nüvələrin işıq təsirindən sonrakı ilk min femtosekund ərzindəki hərəkətini izləmək mümkün olub.

Eksperimentlər göstərib ki, lazer impulsları işıq təsirindən sonrakı ilk 50 femtosekund ərzində boya molekulunun atomları arasında yüksək tezlikli vibrasiyaları tetikleyir. Molekul daxilindəki karbon atomlarının vibrasiyaları enerji vəziyyətlərini dəyişdirərək aktivləşmiş elektronlar üçün üstün istiqamət yaradır. Ətraf mühitin molekulları isə bu zaman intervalında "donmuş" vəziyyətdə qalır; yalnız bir neçə yüz femtosekund sonra stabilləşmə baş verir və molekul yeni enerji vəziyyətinə keçir, bu da emissiya olunan işığın spektrində rəng dəyişkənliyinə səbəb olur.

Bu gözlənilməz nəticələri təsdiqləmək üçün tədqiqatçılar başqa bir həll edici mühitlə eksperimentləri təkrarlayıblar. Burada solvatochromism (boya və həll edici mühit arasındakı qarşılıqlı təsir) baş verməsə də, ilkin molekuldaxili vibrasiyalar yenə də müşahidə olunub. ABŞ-dakı Los Alamos Milli Laboratoriyası və Almaniyadakı Bremen Universiteti ilə əməkdaşlıq çərçivəsində həyata keçirilən kvant kimyəvi simulyasiyalar eksperiment nəticələrini dəstəkləyib.

Prof. Dr. Christoph Lienau "tapıntılarımız vibrasiyaların dominant rolunu təsdiqləyir və yüksək tezlikli molekulyar vibrasiyalarla vibronik əlaqənin ultratez simmetriya pozulmasının əsas səbəbi olduğunu göstərir" deyib. Bu mexanizmin bərk vəziyyətli materiallara və nanostrukturlara da aid edilə biləcəyini əlavə edib.

Dr. De Sio qeyd edib ki, "yüklərin molekulyar vibrasiyalarla və ətraf mühitlə qarşılıqlı təsirini idarə etmək bu materialların texnoloji tətbiqləri üçün vacibdir. Buna görə də tapıntılarımız işığa həssas materialların dizaynı üçün əhəmiyyətli təsir göstərə bilər və nanosistemlərdə işıq təsiriylə yük daşınmasının daha yaxşı anlaşılmasına töhfə verə bilər."