Как регулируется перенос электронов диполем?

Как регулируется перенос электронов диполем?

Исследователям Калифорнийского университета Риверсайд удалось впервые применить электрические диполи для полного подавления переноса электронов в одном направлении и запуска процесса ускорения в другом. Это открытие должно помочь в разработке более совершенных солнечных панелей, а также иных устройств-преобразователей энергии. Благодаря новой технологии, обещает ускориться разработка новых энергетических электронных материалов.

Важный фундаментальный процесс

Передача электронов является одним из наиболее важных фундаментальных процессов поддержания жизни и преобразования энергии. Передача происходит, когда электрон перемещается между атомами или молекулами, транспортируя электрическую энергию.

Фотосинтез, митохондриальное и клеточное дыхание и фиксация азота относятся к числу многих биологических процессов, которые могут быть вызваны упорядоченным движением электрических частиц.

Поскольку передача электрона является вездесущей и важной, ученые вложили огромные усилия в понимание процесса и применения на практике. В итоге люди научились создавать:

и многие другие устройства, конструирование которых также целиком и полностью зависит от эффективного переноса электронов.

Однако во всём этом присутствует масса сложностей. Ученым доступно в некоторой степени контролировать процесс переноса, но часто специалисты испытывают трудности с выделением всех субатомных частиц в одном направлении.

Когда исследователи пытаются направить электроны вперед, некоторые экземпляры неизбежно движутся назад. Противоположное движение характерно тем, что вызывает потери энергии.

Применить молекулярные диполи

И вот, в процессе переноса электронов учёные решили задействовать молекулярные диполи. Эффект молекулярного диполя возникает, когда один из атомов состоит  из молекул, привлекающих электроны, обладающие отрицательным электрическим зарядом.

Молекулярные диполи образуют мощные наноразмерные электрические поля, благодаря которым активируется необходимое направление процесса переноса и одновременно подавляется нежелательное направление.

В то время когда электрические диполи создают большие поля в округе, сила электрических полей быстро уменьшается с расстоянием. Поэтому необходимо ставить диполь как можно ближе к молекулам, участвующим в переносе.

Учёным удалось включить диполь в молекулу электронного донора (5-N-амидоантраниламид-электрет), вещества с полупостоянным электрическим зарядом и дипольной поляризацией, аналогичной магниту.

Также был выставлен электрет на различные растворители для запуска переноса электронов. При использовании малополярных растворителей действие диполей значительно усиливалось, за счёт чего движение отмечалось только в одном направлении.

Подобная исследовательская практика – инновация в учёных кругах. На этом примере удалось показать, что диполь ускоряет перенос электронов в одном направлении и полностью подавляет движение в другом.


На основе информации: USR