格罗宁根大学 比约恩·克里特博士对人造光收集复合体进行超快光谱学研究 科学家通常更喜欢使用有序系统
然而，来自格罗宁根大学的不同物理学家和生物物理学家团队发现，具有无序分子结构的单个集光纳米管仍然以相同的方式传输光能
通过结合光谱学、分子动力学模拟和理论物理，他们发现了如何在微观尺度上有效地消除分子水平上的无序
该结果发表在9月28日的《美国化学学会杂志》上
双壁集光纳米管由分子构件自组装而成
他们受到自然界中发现的光合细菌的多壁管状天线网络的启发
纳米管吸收和传输光能，尽管还不完全清楚是如何吸收和传输的
格罗宁根大学的超快光谱学教授马克西姆·普什尼奇尼科夫解释说:“纳米管的大小相似，但分子水平不同，分子排列无序。”
单分子 比约恩·克里特博士
D
Pshenichnikov小组的学生使用光谱学来测量光收集系统的行为，每个系统由一个由几千个分子组成的双壁纳米管组成
“我们检查了大约50个这样的系统，发现它们具有非常相似的光学特性，尽管在分子水平上表现出显著的差异
“测量单个光收集系统需要使用最新的单分子光谱技术
早期的研究只关注包含数百万个这种系统的散装材料
那么，分子水平上的无序如何与单个系统对光的有序反应相协调呢？为了回答这个问题，普希金尼科夫得到了格罗宁根大学分子动力学组和理论物理组的帮助
博士后研究员里卡多·亚历山德罗和安娜·邦达伦科负责模拟溶液中的纳米管系统
“模拟一个有数千个分子的系统，试图以一种有效的方式来计算这种紊乱，这是一个相当大的挑战，”亚历山德罗解释道
总体而言，模拟包含大约4个
500万原子
从无序中显现的相似性:人工光收集复合物的无序分子结构产生明确的光学性质 音叉 最后，模拟揭示了一个更大的图像，与实验结果相一致，但它也揭示了额外的分子细节
这有助于理论物理学教授贾斯珀·克诺斯特把所有的点联系起来
他在数据中发现了一种被称为“汇率收窄”的模式
“这种效应导致了分子水平上微小差异的平均化
克诺斯特解释说:“你可以把它与音叉的经典实验相比较，在经典实验中，如果音叉调到大致相同的频率，一个音叉中的振动会传递到另一个音叉。”
光敏系统收集的能量以激子的形式传输，激子是量子力学波函数，与振动相当
每个激子扩散出100到1000个分子
Pshenichnikov说，“这些分子不是有序的，但是它们通过偶极-偶极耦合连接在一起
“这种连接使得构成纳米管的分子一起振动
它们之间的微小差异被平均化，这导致光收集系统具有相似的光学特性
泥瓦匠 现在已经很清楚有序的光学行为是如何从无序的分子结构中产生的
分子之间的联系至关重要
Pshenichnikov说，“想想一个训练有素的泥瓦匠，他只是把砖块按照没有特定图案的方式放在一起
如果他们彼此结合得很好，你还是会有一堵坚固的墙
“对于纳米管来说，这意味着一定程度的无序在这些光收集系统中是可以接受的
“我相信这其中的含义甚至更广，”普什尼奇尼科夫说
“下一步是研究这些特性如何在系统中出现，并将其用于新功能材料的设计和创造
"
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