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.
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.
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.
