Energian siirtoa nanomitoissa

Ilmiö nimeltä Förster resonanssi energian siirto (Förster resonant energy transfer, FRET) on yksi energian siirtoa kahden valoherkän molekyylin välillä luonnossa kuvaava mekanismi. Se on hiljattain havaittu myös kokeellisesti hybrideissä rakenteissa, jotka koostuvat epäorgaanisesta kvanttikaivosta ja pehmeästä puolijohdekalvosta.

FRET voi siirtää energiaa säteilemättömästi dipoli-dipoli kytkennän kautta. Siirron tehokkuus on kääntäen verrannollinen luovuttajan ja vastaanottajan välisen etäisyyden kuudenteen potenssiin.

Prosessi toteuttaa varauksensiirron sijaan pikemminkin energian siirtoa. Siten se tarjoa vaihtoehtoisen kontaktittoman tavan kiertää joitakin varauksiin liittyviä rajapinnan häviöitä.

Nyt University of Cyprus ja Cyprus University of Technology sekä University of Creten tutkijat ovat tehneet laajan tutkimuksen siitä, miten erilaiset rakenteelliset ja elektroniset parametrit vaikuttavat FRET-ilmiöön nitridisten kvanttikaivojen ja valoa emittoivien polymeerien rakenteissa.

Tutkimuksiensa avulla tutkijat uskovat voivansa optimoida energian siirron prosessia ja tunnistaa Förster-mekanismin rajoitukset ja vaikutukset käytännön laitteissa. Se voi tasoittaa tietä kehittää uusia laitteita, kuten hyvän hyötysuhteen ledejä ja aurinkokennoja.

Nitridit valittiin tutkimusalustaksi koska ne ovat jo tunnetaan hyvin ja niitä käytetään muun muassa sinisissä ledeissä. Lisäksi nitridirakenteiden toimintoja voidaan parantaa yhdistämällä niitä pehmeisiin puolijohteisiin kuten valoa emittoiviin polymeereihin.

Polymeerien spektrin viritettävyyttä ja vahvaa valon absorboitumisen ja emittoitumisen tehokuutta voidaan hyödyntää osoittamaan sinisen nitridiemission tehokasta alasmuunnosta, tarjoten järjestelmän tehokkaalle hybridiledille arvioivat tutkijat.

Tutkimuksissa selvisi, kuinka erilaiset rakenteiden muutokset vaikuttivat kvanttikaivon luminenssiin. Toisaalta se toi esiin, kuinka kvanttikaivon ja polymeerikalvon välisen välikerroksen elektroninen seostus heikentää FRET:in tehokkuutta. 

Aiheesta aiemmin:

Valon pilkahduksia