当光线照射在绿叶或视网膜等材料上时，一些分子会传递能量和电荷。导致电荷分离和发电。分子漏斗，即所谓的锥形交汇点，可以确保这种运输是高效和定向的。
一个国际物理学家团队现在已经观察到，这种锥形交叉也确保了纳米材料相邻分子之间的定向能量传输。理论仿真验证了实验结果。到目前为止，科学家只在一个分子中观察到这种现象。例如，从长远来看，这一结果可能有助于为有机太阳能电池开发更有效的纳米材料。这项由奥尔登堡大学的安东尼奥迪西奥和德国不来梅大学的托马斯弗劳恩海姆领导的研究已发表在本期《自然纳米技术》科学杂志》上。
光化学过程在自然和技术中起着重要的作用：当分子吸收光时，它们的电子跃迁被激发。这种转化触发了一个极快的分子转化过程。比如在人眼中，视紫红质分子吸收光后以一定的方式旋转，最后触发电信号，这是视觉过程中最基本的一步。
分子间圆锥相交的第一个实验证据
奥尔登堡大学超快纳米光学教授、该研究的合著者克里斯托夫列瑙解释说，原因是视紫红质分子的特殊性质。他说：“轮换总是以类似的方式发生。从量子力学的角度来看，分子运动有许多不同的可能性。”
这是因为分子在旋转过程中必须通过圆锥相交漏斗。例如，2010年在视觉色素中进行的一项实验证明：“这种量子力学机制就像分子中的单向通道：某个方向的能量非常高。”莲娜解释道。
奥尔登堡大学超快纳米光学研究组高级科学家Antonietta De Sio和不来梅大学计算材料科学教授Thomas Frauenheim领导的研究团队，现在已经观察到了这种单向纳米材料中的电子。这种材料是由德国乌尔姆大学的同事合成的，已经用于高效有机太阳能电池设备。
De Sio解释说：“让我们的结果不同的是，我们首先通过实验证明了相邻分子之间的圆锥相交。”到目前为止，世界各地的物理学家只观察到单个分子中的量子力学现象，只推测相邻分子之间可能存在圆锥相交。
理论计算支持实验数据。
De Sio的团队利用超快激光光谱学找到了一条单向电子街道：科学家用持续时间只有几飞秒的激光脉冲照射材料。飞秒是十亿分之一秒的百万分之一。这种方法使研究人员能够在光到达材料后立即记录光的过程。该团队能够观察到电子和原子核是如何通过圆锥相交的。
研究人员发现，电子和特定核振动之间特别强的耦合有助于将能量从一个分子转移到另一个分子，就像在单行道上一样。这就发生在圆锥体的交叉点。De Sio说：“在我们研究的材料中，从最初的光激发到圆锥相的交叉点只需要40飞秒左右。”
为了验证他们的实验观察，奥尔登堡和不来梅的研究人员还与美国新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室和摩德纳的CNR- Nano的理论物理学家合作。德西奥解释说：“通过他们的计算，他们清楚地表明，我们已经正确地解释了我们的实验数据。”
奥尔登堡大学的研究人员仍然无法详细估计这些量子力学单向路径对分子纳米结构未来应用的确切影响。然而，从长远来看，新的发现有助于为有机太阳能电池或光电器件设计效率更高的新纳米材料，或者用纳米结构开发人工眼睛。
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