Способны ли ковалентные каркасы превзойти традиционные материалы в транспортировке энергии?

Исследование, проведенное учеными из Мюнхенского университета Людвига Максимилиана (LMU), Технического университета Мюнхена (TUM) и Оксфордского университета, продемонстрировало впечатляющие возможности ковалентных органических каркасов (COF) в транспортировке энергии. В отличие от многих органических материалов, COF обладают высокой эффективностью в этом процессе, что открывает новые перспективы для применения в оптоэлектронике.
Способны ли ковалентные каркасы превзойти традиционные материалы в транспортировке энергии?
Изображение носит иллюстративный характер

COF представляют собой модульные материалы, чьи свойства могут быть точно настроены путем подбора конкретных компонентов. Это делает их крайне универсальными для различных задач. Исследование, результаты которого были опубликованы в Journal of the American Chemical Society (DOI: 10.1021/jacs.5c02077) и подкреплены датой публикации в 2025 году, показало, что тонкие пленки COF обладают исключительно высокими коэффициентами диффузии и длинами диффузии, достигающими сотен нанометров. Это говорит о способности COF эффективно переносить энергию на значительные расстояния.

Примечательно, что транспортировка энергии в COF остается эффективной даже при наличии структурных дефектов, таких как границы зерен. Это указывает на высокую устойчивость материала к структурным неоднородностям и является важным фактором для практического применения.

Ученые также обнаружили, что в процессе переноса энергии в COF участвуют два механизма: когерентный и некогерентный. Когерентный механизм обеспечивает упорядоченную, дальнюю передачу энергии, в то время как некогерентный механизм отвечает за беспорядочный, случайный перенос. Сочетание этих двух механизмов позволяет COF достигать высокой эффективности транспортировки энергии.

Исследование стало возможным благодаря тесному сотрудничеству специалистов в области синтеза, экспериментов и теоретического моделирования. Эта междисциплинарная работа позволила получить всестороннее представление о механизмах переноса энергии в COF. В частности, Лаура Шпайс (докторант, LMU), доктор Александр Бивальд (бывший докторант) и профессор Франк Ортманн внесли значительный вклад в понимание фундаментальных процессов, лежащих в основе обнаруженных свойств. Руководителями исследования были профессора Ахим Хартшух и Томас Бейн. Финансирование проекта было предоставлено программой e-conversion.

Экспериментальные исследования проводились с использованием методов фотолюминесцентной микроскопии и терагерцовой спектроскопии. Полученные данные были сопоставлены с результатами теоретических моделирований, что позволило подтвердить наблюдаемые явления.

Высокие коэффициенты диффузии и значительные длины диффузии энергии в COF делают их перспективными для использования в устойчивых фотоэлектрических системах и органических светодиодах (OLED). Кроме того, эти материалы могут найти применение в фотокатализе.

Результаты этого исследования не только расширяют наше понимание физики переноса энергии в органических материалах, но и прокладывают путь к созданию новых, более эффективных и экологически чистых технологий. Использование COF в оптоэлектронике и фотокатализе может способствовать развитию устойчивых энергетических решений.


Новое на сайте

20854Как дешёвые Android-смартфоны превращаются в чужие прокси? 20853В Индии имя звонящего появится на экране вместе с номером 20852Как проверить готовность команды к звонку с клонированным голосом? 20851Уязвимости MarkLogic: делегированные права могли открыть путь к администраторскому... 20850Как GitHub закрыл лазейку, угрожавшую тысячам npm-пакетов? 20849Hirudo подменяет банковские приложения, чтобы обойти их защиту 20848Как Vghost превратил старую ошибку Linux в путь к root? 20847Уязвимости в PAN-OS и Cisco Secure Email Gateway уже используют атакующие 20846Как уязвимость GitLab могла открыть сервер для чужого кода? 20845Уязвимость SAP Cloud SDK могла отправить OAuth2-секреты злоумышленнику 20844Уязвимость в Nextcloud открыла путь к веб-оболочкам на серверах 20843Смогут ли малые ИИ-модели превратить бытовую технику в ботнет? 20842Пять уязвимостей NGINX: кому грозит риск и как закрыть его 20841Тайный диктофон в OpenAI: что утверждают следователи 20840Как проверять уязвимость входа, не заходя дальше дозволенного?
Ссылка