Почему тёмные состояния молекул сулят лучшие батареи ⚡ экспресс
Многие органические молекулы обладают большими постоянными дипольными моментами, которые зависят от электронного состояния. В работе исследованы оптические свойства димеров с такими диполями и их влияние на тёмные состояния. Показано, что при возбуждении мономеров, меняющем их постоянные диполи, становятся возможными оптические переходы между яркими и тёмными состояниями димера. Постоянные диполи создают статические члены взаимодействия между основным и возбуждёнными состояниями каждого мономера, что приводит к косвенной связи возбуждённых состояний с состоянием нулевого возбуждения димера. В результате интерференции постоянных и переходных дипольных моментов формируются полностью локализованные тёмные состояния. Такие состояния проявляют повышенную устойчивость к флуктуациям энергетических уровней, что может повысить эффективность проектирования фотовольтаических устройств.
Молекулы с встроенным перекосом заряда похожи на танцоров с наклоном в одну сторону. Когда две такие молекулы образуют пару, их наклоны создают необычную связь, меняющую отклик на свет. Обычно при поглощении света молекулы колеблются синхронно (яркое состояние) или в противоположном ритме (тёмное, не излучающее). Однако перекос заряда, меняющийся при возбуждении, открывает скрытый канал: свет может напрямую передавать энергию от яркого состояния к тёмному.
Такие тёмные состояния почти нечувствительны к тепловым помехам и вибрациям. Это качество крайне ценно для органических солнечных батарей на углеродной основе. Встроенные в панель, эти состояния снижают потери энергии при передаче между молекулами. Парадоксально: молекулы, которые хуже светятся поодиночке, эффективнее работают вместе, повышая КПД батарей.
🎯 Постоянный диполь есть даже у обычной воды — её молекулы похожи на крошечные магнитики, и это свойство помогает микроволновке греть еду.