A transferência rápida de energia de um lugar para outro - sem perdas - pode alterar fundamentalmente os painéis solares e os computadores. Materiais feitos de longas cadeias de partículas minúsculas, ou nanopartículas, mostram promessa para essa transferência de energia. Contudo, ir ainda menor do que as nanodimensões não funcionou exatamente como planejado. Os pesquisadores suspeitaram que as partículas precisavam estar próximas umas das outras para transferir energia de maneira eficiente. Agora, uma equipe mostrou que as partículas podem estar muito próximas. Especificamente, a transferência de energia cai drasticamente quando as partículas da cadeia estão separadas por menos de um nanômetro.

Para quem deseja construir melhores painéis solares ou chips de computador, este estudo responde a uma questão básica sobre a física de um design promissor. Esse projeto pode usar uma estrutura química que contém cadeias de nanopartículas. O estudo explica porque a eficiência de transferência de energia cai. Isso é, mostra como os efeitos da mecânica quântica alteram as transferências. Também, mostra que cálculos complexos, usando uma abordagem de ligação apertada funcional de densidade em tempo real, lançar uma visão mecanicista para analisar as transferências de energia com base na distância entre as partículas.

Os cientistas queriam entender os efeitos da mecânica quântica que podem resultar em resultados qualitativamente diferentes e, às vezes, completamente opostos. Em particular, eles queriam entender a razão por trás das eficiências e ineficiências da transferência de energia em longas cadeias de nanopartículas. Essas cadeias são promissoras em diversos campos, incluindo a captação de energia. As abordagens convencionais de cálculo não estavam à altura da tarefa. Os pesquisadores usaram a ligação estreita funcional de densidade em tempo real para caracterizar a transferência de energia como uma função da distância entre as partículas. Em contraste com os métodos clássicos de eletrodinâmica, seus cálculos dinâmicos quânticos mostram uma queda na eficiência para espaçamentos de comprimentos de subnanômetro dentro da cadeia de nanopartículas. A queda na eficiência se deve ao tunelamento mecânico quântico, que muda drasticamente os acoplamentos eletrônicos entre as nanopartículas. Assim, a equipe mostrou que considerar o espaçamento das nanopartículas, bem como os maiores efeitos da mecânica quântica, é vital para calcular com precisão os mecanismos de transferência de energia.