Interdisciplinarni tim istraživača sa LMU, Tehničkog univerziteta u Minhenu (TUM) i Univerziteta u Oksfordu sproveo je napredno istraživanje difuzije pobuđenih stanja u kovalentnim organskim okvirima (COF). Ovi materijali su poznati po svojoj sposobnosti da se prilagode željenim svojstvima kroz ciljani izbor komponenti, što im omogućava širok spektar primena, uključujući održive fotonaponske sisteme i organske diode koje emituju svetlost (OLED).
Studija, objavljena u Journal of the American Chemical Society, koristi nove spektroskopske tehnike, kao što su fotoluminiscentna mikroskopija i teraherc spektroskopija, kako bi istražila efikasnost prenosa energije u ovim kristalnim, poluprovodničkim materijalima. Tim je otkrio da se energija može transportovati izuzetno efikasno čak i kroz defekte u strukturi materijala, poput granica zrna, što je značajan napredak u odnosu na slične organske materijale.
Visok koeficijent difuzije i dužina difuzije: Korišćenjem najsavremenijih tehnika, istraživači su identifikovali visoke koeficijente difuzije i dužine difuzije od nekoliko stotina nanometara. Ovi COF tanki filmovi imaju značajno bolje osobine prenosa energije u poređenju sa sličnim organskim materijalima.
Koherentni vs. Nekoherentni procesi: Dodatna analiza temperature pokazala je da u procesu transporta energije učestvuju oba tipa transportnih procesa: koherentni i nekoherentni. Koherentni procesi omogućavaju brz prenos energije sa minimalnim gubicima, dok nekoherentni procesi, koji su nasumični, zahtevaju termičku aktivaciju i obično su manje efikasni.
Mehanizmi i struktura materijala: Ovi uvidi omogućavaju dublje razumevanje kako molekularna struktura i organizacija kristala utiču na efikasnost transporta energije u COF. Ovo istraživanje doprinosi boljoj manipulaciji i dizajnu materijala za buduće optoelektronske primene.
Istraživanje naglašava značaj interdisciplinarne i međunarodne saradnje između stručnjaka za sintezu, eksperimentalnu analizu i teorijsko modeliranje. Ovaj rad otvara nove mogućnosti za razvoj održivih organskih materijala u polju fotokatalize i optoelektronike, sa mogućnošću daljeg unapređenja fotonaponskih sistema i drugih ekološki prihvatljivih tehnologija.
Zahvaljujući ovom naprednom istraživačkom pristupu, mogućnosti za korišćenje COF u različitim tehnologijama, kao što su solarni paneli i OLED ekrani, postale su mnogo realniji cilj za budućnost.