Enquanto as medições espectroscópicas são normalmente calculadas em uma miríade de moléculas, um novo método desenvolvido por pesquisadores da Universidade Técnica de Munique (TUM) fornece informações precisas sobre a interação de moléculas individuais com seu ambiente. Isso irá acelerar a identificação de moléculas eficientes para futuras tecnologias fotovoltaicas, por exemplo.

Uma equipe internacional liderada pelo químico TUM, Professor Jürgen Hauer, conseguiu agora determinar as propriedades espectrais de moléculas individuais. Os pesquisadores adquiriram os espectros de absorção e emissão das moléculas investigadas em uma ampla faixa espectral em uma única medição e determinaram com precisão como as moléculas interagem com seu ambiente, capturando e liberando energia.

Normalmente, esses tipos de medidas são calculados em média ao longo de milhares, até mesmo milhões, de moléculas, sacrificando informações de detalhes importantes. "Anteriormente, espectros de emissão podem ser adquiridos rotineiramente, mas as medições de absorção em moléculas individuais eram extremamente caras, ", explica Hauer." Agora atingimos o limite máximo de detectabilidade. "

Aparelho compacto, medição rápida

O novo método é baseado em um compacto, Instrumento de tamanho DIN-A4 que os químicos de Munique desenvolveram em colaboração com colegas do Politecnico di Milano. Ele gera um pulso de laser duplo com um atraso controlado entre eles. O segundo pulso modula o espectro de emissão de uma maneira específica, que por sua vez fornece informações sobre o espectro de absorção. Essas informações são avaliadas usando uma transformação de Fourier.

"A principal vantagem é que podemos, com pouco esforço, transformar uma configuração de medição convencional para adquirir espectros de emissão em um dispositivo para medir espectros de emissão e absorção, "diz Hauer. A medição em si é relativamente fácil." Às nove horas da manhã, instalamos o aparelho na configuração da Universidade de Copenhagen, "diz Hauer." Às 11h30, já tínhamos nossos primeiros dados de medição úteis. "

Nas trilhas da fotossíntese

Usando o novo método de espectroscopia, os químicos agora esperam estudar moléculas individuais para compreender fenômenos como o fluxo de energia em compostos orgânicos metálicos e os efeitos físicos nas moléculas quando entram em contato com água e outros solventes.

A influência dos solventes no nível de uma única molécula ainda é pouco compreendida. Os químicos também desejam exibir o fluxo de energia de uma maneira resolvida no tempo para entender por que a energia flui mais rápida e eficientemente em certas moléculas do que em outras. "Especificamente, estamos interessados ​​na transferência de energia em sistemas biológicos em que ocorre a fotossíntese, "diz Hauer.

O objetivo:células solares orgânicas

Os pesquisadores lançaram sua visão sobre o complexo de coleta de luz LH2 para aplicações futuras. "Uma vez que entendemos os complexos naturais de coleta de luz, podemos começar a pensar em sistemas artificiais para implantação em energia fotovoltaica, ", diz Hauer. As descobertas podem formar a base para tecnologias futuras em energia fotovoltaica. O objetivo é o desenvolvimento de uma nova célula solar orgânica.