В органических солнечных элементах скорость движения электронов напрямую влияет на количество получаемой энергии. Новые данные показывают: этот процесс может идти намного быстрее, чем считалось, и без привычных условий, которые раньше считались обязательными.

Изображение предоставлено: Пратюш Гош

В обычной схеме органических солнечных элементов свет создает экситон — связанную пару заряда. Затем электрон отделяется и переходит к другому материалу, формируя ток. Скорость этого перехода обычно ограничивают свойства материалов и разница их энергетических уровней.

В эксперименте использовали короткие лазерные импульсы, чтобы запустить процесс и отследить его в реальном времени. Перенос заряда занял около 18 фемтосекунд — это сопоставимо со временем колебаний одной молекулы. Для сравнения: в системах без сильных движущих сил аналогичный процесс длится 100–200 фемтосекунд, а в большинстве случаев — в десятки и тысячи раз дольше.

Секрет в том, что вибрация молекулы-донора запускает электрон через соединение к акцептору. Тот, в свою очередь, начинает колебаться в том же ритме. Возникает синхронизация, которая ускоряет перенос без необходимости в сильной связи между слоями. Исследователи называют этот эффект «молекулярной катапультой». По словам Акшая Рао (Akshay Rao), теперь задача разработчиков — не подавлять колебания молекул, а использовать их как инструмент.