Un grupo interdisciplinario de investigadores de las universidades de Bayreuth y Erlangen-Nuremberg (Alemania) informan en Nature sobre nanofibras, que permiten por primera vez un transporte de energía dirigido a varios micrómetros a temperatura ambiente. Esta distancia de transporte solo puede explicarse con efectos de coherencia cuántica a lo largo de las nanofibras individuales.

La conversión de la luz solar en electricidad a bajo costo se vuelve cada vez más importante para satisfacer el creciente consumo de energía en el mundo. Esta tarea requiere el desarrollo de nuevos conceptos de dispositivos, en el que particularmente el transporte de energía generada por luz con pérdidas mínimas es un aspecto clave. Un grupo interdisciplinario de investigadores de las universidades de Bayreuth y Erlangen-Nuremberg (Alemania) informa en Naturaleza en nanofibras, que permiten por primera vez un transporte de energía dirigido a varios micrómetros a temperatura ambiente. Esta distancia de transporte solo puede explicarse con efectos de coherencia cuántica a lo largo de las nanofibras individuales.

Los grupos de investigación de Richard Hildner (Física Experimental) y Hans-Werner Schmidt (Química Macromolecular) de la Universidad de Bayreuth prepararon nanofibras supramoleculares, que puede comprender más de 10, 000 bloques de construcción idénticos. El núcleo del bloque de construcción es una denominada triarilamina con puente de carbonilo. Este derivado de triarilamina fue sintetizado por el grupo de investigación de Milan Kivala (Química Orgánica) en la Universidad de Erlangen-Nuremberg y modificado químicamente en la Universidad de Bayreuth. Tres cromóforos de naftalimidbitiofeno están vinculados a esta unidad central. En condiciones específicas, los bloques de construcción se autoensamblan espontáneamente y forman nanofibras con longitudes de más de 4 micrómetros y diámetros de solo 0,005 micrómetros. A modo de comparación:un cabello humano tiene un grosor de 50 a 100 micrómetros.

Con una combinación de diferentes técnicas de microscopía, los científicos de la Universidad de Bayreuth pudieron visualizar el transporte de energía de excitación a lo largo de estas nanofibras. Para lograr este transporte de energía de largo alcance, los núcleos de triarilamina de los bloques de construcción, que están perfectamente dispuestos frente a frente, actuar en concierto. Por lo tanto, la energía se puede transferir en forma de onda de un bloque de construcción al siguiente:este fenómeno se llama coherencia cuántica.

"Estas nanoestructuras altamente prometedoras demuestran que adaptar cuidadosamente los materiales para el transporte eficiente de la energía luminosa es un área de investigación emergente", dice el Dr. Richard Hildner, experto en el campo de la recolección de luz en la Universidad de Bayreuth. El área de investigación de captación de luz tiene como objetivo una descripción precisa de los procesos de transporte en maquinarias fotosintéticas naturales para utilizar este conocimiento en la construcción de nuevas nanoestructuras para la generación de energía a partir de la luz solar. En este campo trabajan juntos grupos interdisciplinarios de investigadores en la iniciativa bávara Solar Technologies Go Hybrid y en el Grupo de Formación en Investigación Fotofísica de sistemas multicromofóricos sintéticos y biológicos (GRK 1640) financiado por la Fundación Alemana de Investigación (DFG).