Найден способ контролировать поведение электронов внутри молекул

Атомы и молекулы содержат отрицательно заряженные электроны, которые обычно находятся на определенных энергетических уровнях, или орбитах вокруг положительно заряженного ядра. Расположение электронов в молекуле является ключом к пониманию ее поведения. Оно влияет на такие важные процессы, как излучение света, перемещение зарядов между молекулами и химические реакции. Когда свет падает на электрон и сообщает ему достаточно энергии, электрон переходит на более высокий энергетический уровень, оставляя после себя положительно заряженную «дырку». Так возникает квазичастица экситон. Этот процесс является ключом к таким технологиям, как солнечные элементы, где экситоны помогают преобразовывать солнечный свет в электричество, и светодиоды, где они выделяют энергию в виде света.

Существуют и другие состояния, в которых могут находиться молекулы, в частности, заряженные и возбужденные состояния. Они также важны для многих процессов, но их крайне сложно контролировать. Обычно свет видимого спектра не обеспечивает достаточно энергии для изменения заряда молекулы и, следовательно, не может изменить количество электронов в ней, https://www.eurekalert.org/news-releases/1075794 EurekAlert.

Чтобы решить эту проблему, ученые из Национального университета Йокогамы использовали терагерцовые световые импульсы, частота которого гораздо ниже, чем у видимого света. Эти импульсы заставили электроны перемещаться между молекулой и металлическим наконечником специального микроскопа. В результате исследователи получили возможность удалять или добавлять электроны к молекуле.

Новый метод дает возможность быстро и точно управлять не только экситонами, но и другими состояниями, необходимыми для химических реакций, передачи энергии и многого другого. Японские ученые показали, что невидимое для человеческого глаза ТГц-излучение может быть преобразовано внутри молекулы в видимый свет. Таким образом, открывается новый способ преобразования одного типа света в другой посредством изменения молекулярной энергии.

«Хотя экситоны обычно образуются, когда вещество поглощает свет, наши результаты показывают, что они могут быть созданы также посредством заряженных состояний с использованием особым образом сгенеренных терагерцовых импульсов, — сказал профессор Икуфуми Катаяма, соавтор исследования. – Это открывает новые возможности для управления движением заряда внутри молекул, и может привести к созданию более качественных солнечных элементов, более компактных световых устройств и более быстрой электроники».

Корейские ученые  https://hightech.plus/2025/01/26/novii-umnii-material-chuvst... сенсорный материал на основе полупроводниковых волокон с уникальной трехмерной структурой. Эти волокна способны ощущать давление, свет, уровень pH, аммиак и другие химические параметры, имитируя работу органов чувств человека.