Florida State University forskare som försöker göra nyare, mer energieffektiva material har gjort ett genombrott för att förstå hur strukturen dikterar elektronöverföring över ytor.

Allt har att göra med hur molekylerna är placerade.

Ken Hanson, docent i kemi, och hans kollegor fann att hur molekyler sätts ihop på ett oorganiskt material spelar en nyckelroll i hur energi och elektrisk ström rör sig över dessa gränssnitt, driver därmed funktionen.

Hans forskning publiceras i Journal of Physical Chemistry C .

"Naturliga system som fotosyntes och miljontals år av evolution har kunnat kontrollera orienteringen av molekyler för att göra energi och elektronöverföring mycket effektiv, Hanson sa. "Vi skulle älska att uppnå samma nivå av strukturell kontroll med mänskliga sammansättningar."

Molekyl-oorganiska gränssnitt används ofta i applikationer som biosensorer, solceller och organiska ljusavgivande enheter. Möjligheten att flytta energi och elektrisk ström över dessa gränssnitt dikterar enhetens prestanda.

Metalljonlänkade flerskikt har nyligen dykt upp som en strategi för att styra gränssnittet genom att justera egenskaperna för varje lager. Dessa flerskikt har använts för solceller, generering av solbränslen och molekylära likriktare. Förutom egenskaperna hos enskilda lager, hur ytmolekyler är placerade spelar en avgörande roll för hur dessa lager kommunicerar.

Men tills nu, placeringen eller orienteringen var okänd.

"Atomer i komplexa kemiska system viftar och vickar planlöst, " sa FSU professor i kemi och biokemi Wei Yang, en medförfattare till studien. "Förstå hur komplexa kemiska system dynamiskt arrangeras för att diktera väsentliga egenskaper, såsom molekylär fotonuppkonvertering, är inte bara praktiskt betydelsefull för optimal design av material, som solceller, men också intellektuellt riktigt tillfredsställande. "

Hanson sa nu att de har en bättre förståelse för strukturen och inriktningen, de vill kontrollera det för att göra effektivare solceller eller annan teknik.

"De grundläggande resultaten som erhållits i denna studie är av stor betydelse för att utveckla framtida avancerade arméapplikationer inom avkänning och energilagring, " sa Pani Varanasi, filialchef, Arméns forskningskontor, en del av U.S. Army Combat Capabilities Development Commands Army Research Laboratory.