Científicos de la Universidad de Groningen Países Bajos y la Universidad de Würzburg Alemania han investigado un sistema biomimético simple de captación de luz utilizando espectroscopía avanzada combinada con una plataforma microfluídica. Los nanotubos de doble pared funcionan de manera muy eficiente a bajas intensidades de luz, si bien pueden eliminar el exceso de energía a altas intensidades. Estas propiedades son útiles en el diseño de nuevos materiales para la recolección y el transporte de la energía de los fotones. Los resultados se publicaron en la revista Comunicaciones de la naturaleza el 10 de octubre
La notable capacidad de los complejos fotosintéticos naturales para aprovechar eficientemente la luz solar, incluso en ambientes oscuros, ha despertado un interés generalizado en descifrar su funcionalidad. Comprender el transporte de energía en la nanoescala es clave para una gama de aplicaciones potenciales en el campo de optoelectrónica. La abrumadora complejidad de los sistemas fotosintéticos naturales, que consisten en muchas subunidades dispuestas jerárquicamente, llevaron a los científicos a centrar su atención en los análogos biomiméticos, que están estructurados como sus contrapartes naturales, pero pueden controlarse más fácilmente.
moléculas de recolección de luz
El grupo de Ciencia Óptica de la Materia Condensada y el grupo de Teoría de la Materia Condensada ambos en el Instituto Zernike de Materiales Avanzados, Universidad de Groninga han unido fuerzas con colegas de la Universidad de Würzburg Alemania para obtener una imagen completa del transporte de energíaen un complejo de captación de luz artificial. Utilizaron un nuevo enfoque espectroscópico de laboratorio en un chip, que combina espectroscopía multidimensional avanzada con resolución temporal, microfluídica y modelado teórico extenso.
Los científicos investigaron un dispositivo de captación de luz artificial, inspirado en la red de antenas tubulares de paredes múltiples de bacterias fotosintéticas que se encuentran en la naturaleza. El dispositivo biomimético consiste en nanotubos hechos de moléculas de captación de luz, autoensamblados en una doble parednanotubo. "Sin embargo, incluso este sistema es bastante complejo", explica Maxim Pshenichnikov, profesor de espectroscopía ultrarrápida en la Universidad de Groningen. Su grupo ideó un sistema microfluídico, en el que la pared externa del tubo se puede disolver selectivamente y, por lo tanto,apagado ". Esto no es estable, pero en el sistema de flujo, puede estudiarse." De esta manera, los científicos podrían estudiar tanto el tubo interno como el sistema completo.
Adaptando
A baja intensidad de luz, el sistema absorbe fotones en ambas paredes, creando excitaciones o excitones. "Debido a los diferentes tamaños de las paredes, absorben fotones de diferentes longitudes de onda", explica Pshenichnikov. "Esto aumenta la eficiencia".intensidad de luz, se absorbe una gran cantidad de fotones, creando una gran cantidad de excitones. "Observamos que, cuando se encuentran dos excitones, uno de ellos deja de existir". Este efecto actúa como una especie de válvula de seguridad, ya que los números altosde excitones podría dañar los nanotubos.
Por lo tanto, los científicos también demostraron que el nanotubo molecular de doble pared es capaz de adaptarse a las condiciones cambiantes de iluminación. Imitan los elementos funcionales esenciales de la caja de herramientas de diseño de la naturaleza en condiciones de poca luz al actuar como antenas altamente sensibles, pero eliminan el exceso de energíaa altas intensidades cuando hay demasiada luz, una situación que normalmente no ocurriría en la naturaleza. Ambas propiedades allanan el camino para un mejor control del transporte de energía a través de materiales moleculares complejos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Groningen . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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