Zautomatyzowane odkrycia przyspieszają konwersję fotonów i wprowadzają nowatorskie struktury heksamerowe dla energii słonecznej
Zespół badawczy zaprezentował zautomatyzowaną platformę, która w znacznym stopniu przyspiesza rozwój konwersji fotonów drogą anihilacji triplet–triplet (TTA-UC) – procesu umożliwiającego przekształcanie fotonów o niskiej energii w fotony o wyższej energii, co jest kluczowe dla usprawnienia pozyskiwania energii słonecznej. Systemy TTA-UC mogą znacząco zwiększyć wychwytywanie światła bliskiej podczerwieni, prowadząc do bardziej efektywnych technologii solarnych oraz zastosowań w druku 3D i fotofarmakologii.
Przełom opiera się na wysokowydajnej automatyzacji i analizie spektroskopowej w czasie rzeczywistym, co pozwala na wykonanie ponad 100 skanów stężenia w ciągu zaledwie dwóch godzin. Takie podejście radykalnie zmniejsza nakład pracy i zużycie materiałów, a jednocześnie szczegółowo mapuje wpływ kluczowych parametrów – takich jak stężenia uczulacza i anihilatora – na wydajność.
Ważnym osiągnięciem jest wkład zespołu kierowanego przez dr. Przemysława Gawła, który zsyntezował nowe anihilatory „heksamerowe”. Te wieloskładnikowe cząsteczki łagodzą część strat pojawiających się przy wyższych stężeniach uczulacza – problem, z którym TTA-UC boryka się od dawna. Zwiększając gęstość miejsc akceptujących triplety, heksamery zachowują wysoki poziom emisji fotonów, jednocześnie przeciwdziałając procesom wygaszania charakterystycznym dla tradycyjnych systemów z monomerami.
Jak mówi prof. Kasper Moth-Poulsen, główny autor badań: „Nasz zautomatyzowany system nie tylko szybciej wyznacza optymalne warunki, ale również ujawnia ukryte mechanizmy strat. Nowe heksamerowe anihilatory są szczególnie interesujące w kontekście skalowania TTA-UC do zastosowań praktycznych”.
Technologia ta ma znaczenie daleko wykraczające poza energetykę słoneczną. Znajdzie zastosowanie wszędzie tam, gdzie potrzebne są stabilne warunki fotochemiczne przy niskiej zawartości tlenu – od aktywacji leków po druk 3D w technice objętościowej. Uproszczenie procesu badań otwiera drogę do szerokich innowacji w dziedzinie czystej energii i nie tylko.
P. Baronas, J. Lekavičius, M. Majdecki, J. L. Elholm, K. Kazlauskas, P. Gaweł, K. Moth-Poulsen, „Automated Research Platform for Development of Triplet–Triplet Annihilation Photon Upconversion Systems” ACS Cent. Sci.