«Для преобразования энергии»: российские химики синтезировали новые соединения для создания солнечных батарей

Российские учёные синтезировали новые химические вещества, на основе которых можно будет разработать компоненты для солнечных батарей. За основу соединений был взят порфин и его производные — специалисты называют их универсальными компонентами для получения молекулярных систем, в том числе способных преобразовывать солнечный свет в электричество. В рамках работы химики также испытали методику, которая позволяет прогнозировать свойства соединений ещё на этапе теоретической подготовки к синтезу.

Российские учёные из Института химии растворов им. Г.А. Крестова РАН и Федерального исследовательского центра химической физики им. Н.Н. Семёнова РАН разработали новые соединения для создания на их основе компонентов солнечных батарей, сообщили RT в пресс-службе Минобрнауки РФ. Результаты работы опубликованы в журнале Dyes and Pigments.

Учёные синтезировали новые порфирины, а также их комплексы с цинком и кобальтом, содержащие карбазольные заместители. Порфиринами называют вещества, в основе молекул которых находится макроцикл порфина и к которым относятся гемоглобины, хлорофиллы и ряд ферментов.

Как отмечают авторы работы, порфин и его производные являются универсальными строительными блоками для получения молекулярных систем, в том числе фотосинтетических — использующих свет для генерации энергии или синтеза органических соединений. 

«Введение карбазольных заместителей позволило добиться хорошей растворимости, плёнкообразования и других свойств. Одно из таких свойств — это способность к фотоиндуцированному разделению зарядов (переносу электронов под влиянием света. — RT) в молекулярных системах на основе порфиринов, что важно не только для фотосинтеза, но и для преобразования солнечной энергии в электричество», — пояснила кандидат химических наук, старший научный сотрудник лаборатории синтеза и реакционной способности металлопорфиринов в растворах ИХР РАН Наталия Бичан.

Исследователи не только получили вещества, которые можно в будущем применять в солнечных батареях, но также испытали методику, позволяющую прогнозировать оптические свойства порфиринов. В рамках работы учёные провели квантово-химические расчёты и применили методы машинного обучения. Для этого они использовали инструменты, доступные на международной онлайн-платформе OCHEM. Ресурс представляет собой базу научных данных — учёные получают модели с помощью различных методов машинного обучения, которые позволяют заранее спрогнозировать желаемые свойства соединений или то, как будет протекать взаимодействие.

Полученные во время работы данные российские учёные также разместили на портале OCHEM в открытом доступе. Это поможет другим химикам прогнозировать свойства схожих химических соединений ещё до их лабораторного синтеза.

Работа проводилась при поддержке Минобрнауки России и Российского научного фонда.