Visualización con resolución orbital de los canales de fotocorriente de una sola molécula

Área de la Ciencia:

• Biofísica molecular
• Nanotecnología
• Química Física

Sus antecedentes:

• La transferencia de electrones fotoinducida (PET) es crucial para la utilización de la energía luminosa, pero carece de resolución espacial a nivel molecular.
• Las mediciones microscópicas de la fotocorriente correlacionan la eficiencia con las características locales, pero están limitadas espacialmente.
• La microscopía de túnel de barrido (STM) combinada con campos de plasmones permite la excitación y sondeo de una sola molécula.

Objetivo del estudio:

• Para visualizar los canales de fotocorriente en el nivel orbital molecular en una sola molécula.
• Investigar la influencia de la tensión de sesgo en la dirección y distribución de la fotocorriente.
• Explorar la competencia entre el PET y la fotoluminiscencia y los métodos para controlarlos.

Principales métodos:

• Utilizando STM combinado con campos plasmónicos localizados impulsados por un láser sintonizable.
• Excitación y sondeo de moléculas de ftaalocianina de base libre (FBPc).
• Detección de electrones desde el primer estado excitado a través del túnel de punta STM.

Principales resultados:

• Visualización directa de canales de fotocorriente a través de orbitales moleculares con resolución atómica.
• Identificación de la dirección y distribución espacial de la fotocorriente dependiente de la tensión de sesgo.
• Observación de las fotocorrientes contracorrientes incluso cerca de la tensión media cero.
• Pruebas de competencia entre el PET y la fotoluminiscencia.
• Demostración del control sobre el PET frente a la relajación de la fotoluminiscencia mediante el posicionamiento de la punta del STM.

Conclusiones:

• Los canales de fotocorriente son sensibles al voltaje de sesgo y al acoplamiento orbital molecular.
• El control a escala atómica sobre el PET y la fotoluminiscencia es posible.
• Se proponen nuevas estrategias para mejorar la eficiencia de la conversión de energía a través de la ingeniería de interfaz a nivel atómico.