Метод, который описали ученые из Университета Кюсю и Университета Иоганна Гутенберга в Майнце, основан на синглетном делении, которое позволяет одному высокоэнергетическому фотону генерировать два экситона (переносчика энергии) вместо одного. Однако до сих пор главной проблемой был паразитный перенос энергии, который «воровал» энергию до того, как успевало произойти деление.

Исследователи решили эту проблему, используя молибденовый комплекс — «спин-флип» эмиттер, который избирательно захватывает энергию только после того, как произошло образование триплетных экситонов. В такой системе электрон меняет свой спин при взаимодействии с ближним инфракрасным светом, что позволяет эффективно поглощать энергию на нужном этапе, пишет Scitech Daily.

В растворе с тетраценовыми материалами система достигла квантового выхода 130%, преодолев предел в 100%. Это означает, что на каждый поглощенный фотон активировалось около 1,3 молибденовых комплексов — то есть, удалось сгенерировать больше носителей энергии, чем падающих фотонов.

Современные фотоэлементы используют лишь около трети энергии солнечного света: низкоэнергичные фотоны не могут возбудить электроны, а избыток энергии высокоэнергичных фотонов теряется в виде тепла. Метод синглетного деления позволяет использовать эту избыточную энергию, потенциально повышая реальную эффективность солнечных батарей.

Исследование находится на стадии проверки концепции. Следующий этап — интеграция материалов в твердотельные системы для создания реальных фотоэлектрических устройств. Полученные результаты могут найти применение не только в солнечной энергетике, но и в светодиодах и в квантовых технологиях, использующих управление спиновыми состояниями.

Международная команда физиков совершила недавно прорыв, преодолев вековой барьер оптической микроскопии — дифракционный предел, который не позволял свету фокусироваться в пятно меньше его длины волны и, тем самым, делал невозможным наблюдение отдельных атомов.