Un equipo liderado por Taeyeon Kim del Departamento de Química de la Universidad Sungkyunkwan, en colaboración con la Universidad Yonsei, ha descubierto un nuevo principio que controla la separación de cargas, un proceso crítico en la fotosíntesis de las plantas y en los dispositivos semiconductores moleculares de nueva generación. El estudio fue publicado en la revista Nature Communications.
En la investigación, se demostró que las estructuras agregadas densamente empaquetadas del semiconductor orgánico perylene bisimide (PBI) pueden cambiar completamente el mecanismo de transferencia de carga mediante la modificación selectiva de la polaridad de los disolventes circundantes (líquidos). Este fenómeno se denomina 'transición de mecanismo'. En disolventes de baja polaridad, la transferencia de carga ocurre mediante el túnel cuántico, mientras que en disolventes de alta polaridad es controlada por las fluctuaciones colectivas de las moléculas del disolvente circundante.
Los investigadores mostraron que, bajo fuerte exposición a la luz, la 'longitud de difusión de excitones' —la distancia efectiva a la que la energía lumínica es transportada— puede ajustarse desde 35.9 nanómetros hasta 98.8 nanómetros, dependiendo del entorno del disolvente circundante. Esto permite que la energía en los semiconductores orgánicos sea transferida de manera más eficiente y sin pérdidas a distancias más largas.