Электроны в солнечных материалах преодолевают барьер за 18 фемтосекунд

Учёные из Кембриджского университета обнаружили, что электроны могут перемещаться в материалах для солнечных батарей с рекордной скоростью — всего за 18 фемтосекунд. Это открытие бросает вызов устоявшимся представлениям о работе солнечных энергосистем и может привести к созданию более эффективных технологий преобразования света в электричество.

В ходе экспериментов исследователи наблюдали разделение электрического заряда за время одного колебания молекулы. «Согласно общепринятой теории, эта система не должна была передавать заряд так быстро. Вместо случайного дрейфа электрон запускается одним когерентным импульсом. Вибрация действует как молекулярная катапульта», — пояснил ведущий автор исследования, доктор Пратюш Гхош.

Работа, опубликованная в журнале Nature Communications 5 марта 2026 года, показывает, что сверхбыстрый перенос заряда возможен даже при минимальной разнице энергий между материалами и слабом взаимодействии — условиях, которые ранее считались неэффективными. С помощью сверхбыстрых лазеров учёные выяснили, что высокочастотные колебания молекулы-донора активно «выталкивают» электрон через границу раздела, создавая направленное движение.

«Наши результаты показывают, что предельная скорость разделения заряда определяется не только статической электронной структурой, но и тем, как вибрируют молекулы. Это даёт нам новый принцип проектирования», — отметил доктор Гхош.

Это открытие открывает путь к созданию более эффективных органических солнечных элементов, фотодетекторов и фотокаталитических систем. «Вместо того чтобы подавлять молекулярное движение, мы теперь можем проектировать материалы, которые его используют, превращая вибрации из ограничения в инструмент», — добавил соавтор работы профессор Акшай Рао.