वैज्ञानिक पहले क्वांटम "कार्निवल प्रभाव" दिखाते हैं

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वैज्ञानिक पहले क्वांटम "कार्निवल प्रभाव" दिखाते हैं
वैज्ञानिक पहले क्वांटम "कार्निवल प्रभाव" दिखाते हैं
Anonim

दुनिया में पहली बार, नेशनल रिसर्च न्यूक्लियर यूनिवर्सिटी MEPhI (NRNU MEPhI) के विशेषज्ञों के नेतृत्व में वैज्ञानिकों का एक अंतरराष्ट्रीय समूह हाल ही में अनुमानित क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक प्रभाव का प्रदर्शन करने में सक्षम था। काम के लेखकों के अनुसार, प्राप्त परिणाम सौर कोशिकाओं, कार्बनिक प्रकाश उत्सर्जक डायोड और अन्य फोटोवोल्टिक उपकरणों की दक्षता को कई गुना बढ़ाने की अनुमति देंगे। यह लेख केमिकल साइंस जर्नल में प्रकाशित हुआ था।

एक एक्साइटन एक क्वासिपार्टिकल (क्वांटम सिद्धांत की एक सहायक वस्तु) है, जिसका व्यवहार विपरीत आवेशों, एक इलेक्ट्रॉन और एक छेद के वाहकों की एक जोड़ी की बाध्य अवस्था का वर्णन करता है। "एक्सिटॉन" की अवधारणा, जैसा कि एनआरएनयू एमईपीएचआई के वैज्ञानिकों ने समझाया, किसी को उच्च सटीकता के साथ वर्णन करने की अनुमति देता है, उदाहरण के लिए, प्रकाश के साथ बातचीत करते समय कार्बनिक अर्धचालकों के विद्युत गुण।

वैज्ञानिकों के अनुसार, एक्साइटन का जन्म या विनाश - यानी, एक कार्बनिक अर्धचालक में ऊर्जा का एक गुंजयमान परिवर्तन - क्रमशः एक फोटॉन (विद्युत चुम्बकीय विकिरण की मात्रा) के अवशोषण या उत्सर्जन के साथ होता है। शोध दल के एक नए लेख में, "मजबूत युग्मन" प्रभाव का उपयोग करके एक्साइटन संक्रमणों के गुणों को नियंत्रित करने की संभावना का प्रदर्शन किया गया है।

"मजबूत युग्मन" के प्रभाव में एक पदार्थ में उत्तेजना के बीच ऊर्जा की एक संकर अवस्था का निर्माण होता है, जिसे एक उत्तेजना की अवधारणा और स्थानीयकृत विद्युत चुम्बकीय उत्तेजना का उपयोग करके वर्णित किया जाता है। ऐसी स्थितियों को बनाने के लिए, विशेष गुंजयमान यंत्र का उपयोग किया जाता है, जो प्रकाश की तरंग दैर्ध्य के क्रम की दूरी पर एक दूसरे के विपरीत स्थित दर्पणों की एक जोड़ी पर आधारित हैं "- नेशनल रिसर्च न्यूक्लियर यूनिवर्सिटी MEPhI के नैनो-बायोइंजीनियरिंग (LNBE) की प्रयोगशाला के एक प्रमुख वैज्ञानिक इगोर नबीव ने कहा, प्रोफेसर शैम्पेन-आर्डेन (फ्रांस) में रिम्स विश्वविद्यालय में।

दोषरहित ऊर्जा हस्तांतरण

कार्बनिक अर्धचालकों में प्रभावों में से एक, जिसके लिए "एक्सिटोन" शब्द का प्रयोग किया जाता है, फोरस्टर रेजोनेंट एनर्जी ट्रांसफर (एफआरईटी) है, जिसका उपयोग चिकित्सा प्रौद्योगिकी में किया जाता है। इसमें एक दूसरे से थोड़ी दूरी पर स्थित विभिन्न अणुओं में दो एक्साइटन राज्यों के बीच बिना नुकसान के ऊर्जा का हस्तांतरण होता है।

मानक परिस्थितियों में, स्थानांतरण एक निश्चित दिशा में होता है, दाता अणु से स्वीकर्ता अणु तक। फोटोवोल्टिक में इस घटना की क्षमता का व्यापक उपयोग करने के लिए, तथाकथित कार्निवल प्रभाव को प्रयोगात्मक रूप से रिकॉर्ड करना और अध्ययन करना आवश्यक था, जिसमें विभिन्न अणुओं के उत्तेजनाओं के बीच एफआरईटी मोड में ऊर्जा हस्तांतरण की दिशा में नियंत्रित परिवर्तन होता है।

यह सैद्धांतिक रूप से लगभग तीन साल पहले संयुक्त राज्य अमेरिका के भौतिकविदों द्वारा भविष्यवाणी की गई थी। NRNU "MEPhI" की नैनो-बायोइंजीनियरिंग प्रयोगशाला के कर्मचारी दुनिया में पहले व्यक्ति बन गए जो इसे प्रदर्शित करने में कामयाब रहे।

दक्षता में कई वृद्धि

काम का निकटतम व्यावहारिक परिणाम, लेखकों के अनुसार, फोटोवोल्टिक उपकरणों की दक्षता में नाटकीय रूप से वृद्धि करने की क्षमता है जो प्रकाश ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं। यह उन एक्साइटन राज्यों से ऊर्जा एकत्र करके महसूस किया जा सकता है जो परंपरागत रूप से ऊर्जा हानि के चैनल बन गए हैं, वैज्ञानिकों ने नोट किया।

"एक्साइटॉन-फोटॉन के हाइब्रिड राज्यों के गठन के कारण लंबे समय तक रहने वाले राज्यों से ऊर्जा एकत्र करने की खुली संभावना इलेक्ट्रोल्यूमिनसेंट और फोटोवोल्टिक उपकरणों की दक्षता में काफी वृद्धि करेगी," एलएनबीई एनआरएनयू एमईपीएचआई के एक शोधकर्ता दिमित्री डोवजेनको ने समझाया, एक शोधकर्ता साउथेम्प्टन विश्वविद्यालय (ग्रेट ब्रिटेन)।

अध्ययन के लेखकों ने कार्बनिक फ्लोरोफोर्स की एक जोड़ी में उत्तेजनाओं के बीच एक मजबूत युग्मन बनाने और गुहा में स्थानीयकृत प्रकाश बनाने के लिए पहले से विकसित माइक्रोकैविटी का उपयोग किया। NRNU MEPhI के वैज्ञानिकों के अनुसार, इस प्रणाली में हस्तांतरण की दिशा में बदलाव तक, दाता और स्वीकर्ता के बीच ऊर्जा हस्तांतरण के कई मापदंडों को कृत्रिम रूप से नियंत्रित करना संभव है।

प्रकाश नियंत्रण

NRNU MEPhI में बनाई गई प्रणाली, वैज्ञानिकों के अनुसार, रासायनिक प्रतिक्रियाओं के सटीक रिमोट कंट्रोल के साथ-साथ चिकित्सा निदान और अन्य क्षेत्रों में वैकल्पिक रूप से नियंत्रित इमेजिंग प्रौद्योगिकियों के विकास के लिए उपयोग की जा सकती है।

"एफआरईटी की दक्षता बढ़ाने के अलावा, जिसका व्यापक रूप से बायोमेडिकल डायग्नोस्टिक्स में उपयोग किया जाता है, 'कार्निवल इफेक्ट' का उपयोग अन्य भौतिक रासायनिक प्रक्रियाओं को नियंत्रित करने के लिए किया जा सकता है - उदाहरण के लिए, बाहरी रेज़ोनेटर या सिंगलेट द्वारा नियंत्रित चार्ज ट्रांसफर की दक्षता में काफी वृद्धि करने के लिए। उत्तेजनाओं का विखंडन," इगोर नबीव ने कहा।

इस काम में मॉस्को इंस्टीट्यूट ऑफ फिजिक्स एंड टेक्नोलॉजी, सेचेनोव यूनिवर्सिटी, इंस्टीट्यूट ऑफ बायोऑर्गेनिक केमिस्ट्री के विशेषज्ञों ने भाग लिया, जिसका नाम वी.आई. शिक्षाविद एम.एम. शेम्याकिन और यू.ए. ओविचिनिकोव, यूनिवर्सिटी ऑफ साउथेम्प्टन (यूके), यूनिवर्सिटी ऑफ रिम्स इन शैम्पेन-आर्डेन (फ्रांस), डोनोस्टिया इंटरनेशनल फिजिक्स सेंटर (स्पेन) और बास्क साइंस फाउंडेशन (स्पेन)। अनुसंधान रूसी विज्ञान फाउंडेशन, अनुदान संख्या 21-79-30048 के समर्थन से किया गया था।

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