Международная группа учёных из Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана (LMU), Технического университета Мюнхена (TUM) и Оксфордского университета совершила значительный прорыв в исследовании ковалентных органических каркасов (COF).
Используя современные спектроскопические методы, исследователи изучили процессы распространения возбуждённых состояний в COF-материалах. Эти модульные структуры, свойства которых можно настраивать путём целенаправленного подбора компонентов, открывают широкие возможности для практического применения.
В центре исследования находились тонкие плёнки COF — высококристаллического пористого материала. С помощью передовых методов, включая фотолюминесцентную микроскопию и терагерцовую спектроскопию, в сочетании с теоретическим моделированием, учёным удалось обнаружить исключительно высокие коэффициенты диффузии и длины диффузии в несколько сотен нанометров.
«Эти тонкие плёнки значительно превосходят известные возможности энергетического транспорта аналогичных органических материалов», — отмечает Лаура Спайс, аспирантка кафедры физической химии и функциональных наноматериалов LMU и соавтор исследования.
«Энергетический транспорт работает исключительно эффективно даже через структурные дефекты, такие как границы зёрен», — добавляет доктор Александр Бивальд, второй соавтор исследования.
Температурный анализ позволил получить дополнительные сведения о механизмах процесса. «Результаты указывают на одновременное присутствие когерентных и некогерентных транспортных процессов», — поясняет профессор Франк Ортманн, участник исследования.
Полученные результаты существенно расширяют понимание энергетического транспорта в COF-материалах и демонстрируют влияние молекулярной структуры и организации кристаллов на эти процессы.
«Наша работа подчёркивает важность междисциплинарного и международного сотрудничества исследователей, обладающих опытом в синтезе, экспериментальном анализе и теоретическом моделировании», — отмечают руководители исследования, профессора Ахим Хартшух и Томас Бейн.
Открытие открывает новые перспективы для разработки экологически устойчивых органических материалов в области фотокатализа и оптоэлектроники, включая фотовольтаику.