Биполяроны и преобразование солнечной энергии

М. В. Красинькова, Б. Я. Мойжес


Аннотация: Материалы для фотохимического преобразования энергии и фотографирования работают по общей схеме: 1)  при освещении образуются электроны и дырки; 2)  они транспортируются к реакционным центрам (РЦ); 3)  локализуются на РЦ — образуется скрытое изображение; 4)  идут полезные химические реакции проявления скрытого изображения. Образование биполярона позволяет сконцентрировать на РЦ заряд и энергию двух носителей тока. Это облегчает реакцию проявления и способствует сохранению скрытого изображения от стирания (рекомбинации носителей).
При фотолизе воды особенно трудно проходит реакция выделения O$_{2}$, для которой требуется одновременно четыре дырки. Дырочные биполяроны могут окислять воду до H$_{2}$O$_{2}$ в одностадийной реакции.
При фотосинтезе транспортные цепи прослеживаются с помощью ЭПР, но РЦ не дают сигнала ЭПР. Биполяроны на РЦ позволяют концентрировать энергию при слабом освещении. Одноэлектронные (радикальные) состояния РЦ нежелательны и потому, что они могли бы явиться катализаторами побочных реакций окисления с участием парамагнитной молекулы O$_{2}(\upuparrows)$.