奥尔登堡大学 在超短激光脉冲的帮助下，奥尔登堡大学的物理学家研究了纳米材料吸收光后的超快过程
学分:奥尔登堡大学 当光线照射到一种物质上，比如绿叶或视网膜，某些分子会传递能量和电荷
这最终导致了电荷分离和发电
分子漏斗，即所谓的锥形交叉点，确保了这种运输的高效性和定向性
一个国际物理学家小组现已观察到，这种圆锥形交叉点也确保了纳米材料相邻分子之间的定向能量传输
理论模拟证实了实验结果
直到现在，科学家们只在一个分子中观察到这种现象
例如，从长远来看，研究结果可能有助于开发更高效的有机太阳能电池纳米材料
这项研究由奥尔登堡大学的安东尼塔·德·西奥和德国不来梅大学的托马斯·弗劳恩海姆领导，发表在最新一期的科学杂志《自然纳米技术》上
光化学过程在自然界和技术中扮演着重要的角色:当分子吸收光时，它们的电子转移到激发态
这种转变引发了极快的分子转换过程
例如，在人眼中，视紫红质分子在吸收光后以某种方式旋转，从而最终触发电信号——视觉过程中最基本的一步
分子间圆锥相交的第一个实验证据 奥尔登堡大学超快纳米光学教授、该研究的合著者克里斯托夫·里诺解释说，这是因为视紫红质分子具有特殊的性质:“旋转过程总是以相似的方式发生，尽管从量子力学的角度来看，分子运动有许多不同的可能性
" 这是因为在旋转过程中，分子必须通过一个圆锥形的交叉点，正如2010年在视觉色素中实验证明的那样:“这种量子力学机制的功能就像分子中的单行道:它以非常高的概率将能量导向某个方向，”Lienau解释说
奥尔登堡大学超快纳米光学研究小组的高级科学家安东尼塔·德·西奥和不来梅大学计算材料科学教授托马斯·弗劳恩海姆领导的研究小组现在已经观察到纳米材料中电子的单向流动
这种材料是由德国乌尔姆大学的同事合成的，已经用于高效的有机太阳能电池设备
“使我们的结果与众不同的是，我们第一次通过实验证明了相邻分子之间的圆锥相交，”德·西奥解释道
直到现在，世界各地的物理学家只观察到单个分子中的量子力学现象，并且只推测相邻分子之间也可能存在锥形交叉
理论计算支持实验数据 德西奥的团队通过使用超快激光光谱学的方法发现了电子的这条单行道:科学家用持续时间只有几飞秒的激光脉冲照射材料
一飞秒是十亿分之一秒的百万分之一
这种方法使研究人员能够记录一种光到达材料后立即发生的过程的胶片
该小组能够观察到电子和原子核是如何穿过圆锥形交叉的
研究人员发现，电子和特定的核振动之间特别强的耦合有助于将能量从一个分子转移到另一个分子，就像在单行道上一样
这正是圆锥形交叉口发生的情况
“在我们研究的材料中，从第一次光激发到通过圆锥相交点只需要大约40飞秒，”德西奥说
为了证实他们的实验观察，奥尔登堡和不来梅的研究人员还与美国新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室的理论物理学家合作
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，和意大利摩德纳的CNR-Nano
“通过他们的计算，他们已经清楚地表明，我们已经正确地解释了我们的实验数据，”德西奥解释说
奥尔登堡的研究人员还不能详细估计这些量子力学单行道对分子纳米结构未来应用的确切影响
然而，从长远来看，新的发现可能有助于设计用于有机太阳能电池或光电器件的新型纳米材料，以提高效率，或者用纳米结构开发人造眼睛
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