Ученые из Института микроструктурных технологий (IMT) Технологического института Карлсруэ (KIT) первыми продемонстрировали, как на внутренних гиперпереходах структуры, состоящей из выращенных эпитаксиально двух органометаллических слоев SURMOF (SURface-mounted Metal-Organic Framework), происходит преобразование двух фотонов в один, но более высокой частоты.

«Этот процесс превращает зелёный свет в голубой, имеющий более короткую длину волны и несущий больше энергии. Это очень важно для приложений фотоэлектроники», — заявил профессор Брюс Ричард (Bryce Richards), директор IMT. Результаты работы представлены в Advanced Materials.

Описываемый в статье процесс базируется на так называемой триплет-триплетной аннигиляции. В него вовлечены две молекулы: одна поглощает фотоны и создаёт возбужденные триплетные состояния, другая перехватывает их и аннигилирует с испусканием более высокоэнергетичного фотона.

«Проблема заключалась в том, чтобы сделать этот процесс возможно более эффективным», — комментирует доктор Иан Ховард (Ian Howard).

Для этого авторы специально подобрали слои поглощающих и излучающих молекул так чтобы получить, одновременно, низкий порог преобразования и высокую эффективность излучения света.

Гетеропереходы SURMOF-SURMOF имеют много потенциальных приложений в оптоэлектронике, в том числе в светодиодами и солнечных батареях. Так, сегодняшние солнечные элементы имеют ограничение по минимальной энергии фотонов, которые они способны поглощать. Использование преобразования с повышением частоты позволяет снизить такой порог, а следовательно увеличить эффективность фотоэлектрических систем.