குறைந்த பரிமாண குறைக்கடத்தி பொருட்களிலிருந்து மின்னூட்ட பரிமாற்றம்

ஒளிச்சேர்க்கை, உயிரியல் சமிக்ஞை கடத்தல் மற்றும் பல்வேறு ஆற்றல் மூலங்களை மாற்றுவதில் மின்னூட்ட பரிமாற்றம் ஒரு முக்கிய படியாகும். 1950-களில் ருடால்ப் மார்கஸ் என்பவரால் மின்னூட்டப் பரிமாற்றத்திற்கான கோட்பாட்டு கட்டமைப்பு உருவாக்கப்பட்டது. இது “மார்கஸ் தலைகீழ் பகுதி” என்று அழைக்கப்படுவதை முன்னறிவிக்கிறது, அங்கு பரிமாற்ற வீதம் அதிகரிக்கும் எதிர்வினை வெளிப்புற வெப்பத்துடன் (அல்லது உந்து சக்தி) குறைகிறது.

குறைந்த பரிமாண குறைக்கடத்தி பொருட்கள், ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக் மற்றும் ஆற்றல் தொடர்பான பயன்பாடுகளுக்கான வலுவான ஆற்றலின் காரணமாக மகத்தான கவனத்தை ஈர்க்கின்றன. இருப்பினும், இன்றுவரை, இந்த பொருட்களின் மின்னூட்ட பரிமாற்ற நடத்தைக்கு மார்கஸ் கோட்பாடு பொருந்துமா என்பது தெளிவாக இல்லை.

சமீபத்தில், சீன அறிவியல் அகாடமியின் (CAS) Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) இன் பேராசிரியர். Wu Kaifeng தலைமையிலான ஒரு ஆராய்ச்சிக் குழு, குறைந்த பரிமாண குறைக்கடத்தி பொருட்களிலிருந்து மார்கஸ் தலைகீழ் சார்ஜ் பரிமாற்றப் பகுதியைக் கவனித்தது.

இந்த ஆய்வு நவம்பர் 3 அன்று நேச்சர் கம்யூனிகேஷன்ஸில் வெளியிடப்பட்டது.

ஆராய்ச்சியாளர்கள் பூஜ்ஜிய-பரிமாண குவாண்டம் புள்ளிகள் அல்லது இரு பரிமாண நானோபிளேட்லெட்டுகள் மற்றும் மேற்பரப்பு-உறிஞ்சப்பட்ட மூலக்கூறுகளைப் பயன்படுத்தி ஒரு தனித்துவமான மாதிரி அமைப்பை உருவாக்கியுள்ளனர், இது நிலையற்ற மக்கள்தொகை கொண்ட, ஒற்றை-மின்னேற்ற நிலைகளில் இருந்து மின்னூட்ட பரிமாற்றத்தை அளவிட அனுமதிக்கிறது.

குவாண்டம் அடைப்பு விளைவு மூலம் எலக்ட்ரான் பரிமாற்ற உந்து திறன்களை டியூன் செய்யும் திறனுடன் இணைந்து, இந்த அளவீடு எலக்ட்ரான் பரிமாற்றத்தின் அடிப்படை ஆற்றல் சார்புகளை ஆய்வு செய்ய அனுமதித்தது, மேலும் இந்த குறைந்த பரிமாண குறைக்கடத்தி பொருட்களுக்கான மார்கஸ் தலைகீழ் பகுதியை வெளிப்படுத்தியது.

“குறைந்த பரிமாண குறைக்கடத்தி பொருட்களுக்கான மார்கஸ் தலைகீழ் பகுதியின் முதல் அவதானிப்பு இதுவாகும்” என்று பேராசிரியர் வூ கூறினார். “இது பொருட்களின் ஆற்றல் மாற்ற பயன்பாடுகளுக்கு பயனளிக்கலாம்.”

References:

• Wang, J., Ding, T., Gao, K., Wang, L., Zhou, P., & Wu, K. (2021). Marcus inverted region of charge transfer from low-dimensional semiconductor materials. Nature Communications, 12(1), 1-9.
• Suppan, P. (1992). The Marcus inverted region. Photoinduced Electron Transfer IV, 95-130.
• Gould, I. R., Ege, D., Moser, J. E., & Farid, S. (1990). Efficiencies of photoinduced electron-transfer reactions: role of the Marcus inverted region in return electron transfer within geminate radical-ion pairs. Journal of the American Chemical Society, 112(11), 4290-4301.
• Imahori, H., Tamaki, K., Guldi, D. M., Luo, C., Fujitsuka, M., Ito, O., & Fukuzumi, S. (2001). Modulating charge separation and charge recombination dynamics in porphyrin− fullerene linked dyads and triads: Marcus-Normal versus inverted region. Journal of the American Chemical Society, 123(11), 2607-2617.