Физики отследили движение электронов в сложной молекуле красителя21.08.2025 11:31

При поглощении света солнечными элементами или сетчаткой глаза происходит переход электронов из исходного низкоэнергетического состояния в возбужденное, обладающее большей энергией. Такой сдвиг вызывает перемещение заряда и перераспределение энергии, которое впоследствии формирует электрический ток. Международная группа ученых под руководством экспертов Ольденбургского университета наблюдала самые ранние этапы этого процесса в сложной молекуле красителя, пишет EurekAlert.

Ученые выяснили, что быстрое колебание атомов внутри молекулы красителя критично влияет на перенос электрических зарядов, вызванных светом. Оказалось, что именно эти колебания заставляют электроны перемещаться, в то время как реакция среды вокруг молекулы начинается гораздо позже. Ранее считалось наоборот. Полученная в рамках эксперимента информация важна для улучшения работы органических солнечных батарей.

Молекула красителя состоит из центральной части и двух боковых групп. Центральная часть легко отдает электроны, боковые — принимают. Когда свет попадает на такую молекулу, электроны могут перейти либо вправо, либо влево, нарушая ее изначальную симметрию. Из-за этого меняется цвет испускаемого света — с синего на красный. До недавнего времени оставалось неясным, почему это происходит именно так быстро.

Используя специальные лазеры, ученые смогли наблюдать за поведением электронов и атомов буквально через считанные триллионные доли секунды после попадания света. Выяснилось, что уже в первую сотню фемтосекунд атомы начинают сильно колебаться, заставляя электроны смещаться в одном направлении. Растворитель, в котором находится молекула, почти не участвует в начальном этапе процесса, реагируя заметно позже.

Исследование ученых показывает, что ключевые процессы переноса заряда обусловлены внутренними изменениями структуры молекул, а не влиянием внешней среды. Предполагается, что данное открытие позволит разработать новые материалы, способные более эффективно преобразовывать солнечную энергию по сравнению с современными аналогами.

Ранее российские ученые узнали, почему выцветают красители на основе лазурита.