Физики Кембриджского университета обнаружили механизм сверхбыстрого перемещения электронов. Оказалось, что молекулярная вибрация работает как мощная катапульта, запуская заряды на скоростях, которые долгое время считались физически невозможными. Результаты экспериментов опубликованы в журнале Nature Communications.
Это исследование переворачивает десятилетиями устоявшиеся правила создания солнечных панелей. Ранее в научном сообществе считали, что для быстрого разделения зарядов требуются большие затраты энергии и сильная связь между материалами. Новая работа показывает, что электроны могут перемещаться молниеносно даже в искусственно ослабленных системах.
В ходе лабораторного эксперимента ученые зафиксировали перенос заряда всего за 18 фемтосекунд (одна квадриллионная доля секунды). Процесс происходил в специально созданной системе из полимера, которая, согласно классическим теориям, должна была работать медленно. Однако вместо случайного и долгого блуждания, электрон перелетел через границу материалов очень быстрым рывком.
Секрет аномальной скорости кроется в молекулярных вибрациях. При поглощении света полимер начинает активно вибрировать на высоких частотах. Эти движения не просто сопровождают физический процесс, а буквально выталкивают электрон вперед.
Достигнув цели, заряд запускает новую вибрацию, порождая тем самым возникновение потока электронов. Открытие поможет в ближайшем будущем создавать принципиально новые, высокоэффективные солнечные элементы и устройства для получения экологичного водородного топлива.
Ранее Наука Mail рассказывала, что раскрыт секрет эффективности перовскитов в солнечных батареях.
