Конечно, все физические механизмы, лежащие в основе этого эффекта, описаны еще в 50—60−х годах прошлого века независимо Джоном Паркером (John M. Parker) и нашими соотечественниками Александром Николаевичем Терениным и Валерием Леонидовичем Ермолаевым. Однако эффективность в созданных ими системах была очень мала, и только на пределе чувствительности приборов можно было что-то зарегистрировать.

Участники проекта «Апконверсия фотонов в органических материалах» (Photon Upconversion in Organic Materials), среди которых ученые из Института исследований полимеров Общества Макса Планка в Майнце, Лаборатории материаловедения Sony в Штутгарте и наши соотечественники из Московского государственного университета, для решения проблемы обобщили все ранее полученные знания о физическом механизме апконверсии и применили новые материалы. В итоге им удалось поднять эффективность процесса на три порядка и тем самым перевести эффект на качественно новый уровень.

Так как же работают их материалы? В совершающемся процессе принимают участие два вещества: сенситайзер, который повышает чувствительность, а значит, и выход процесса, и эмиттер — собственно излучающее вещество. Фотоны от источника накачки (это могут быть волны любой частоты и даже полихроматическое белое излучение) поглощаются молекулами сенситайзера, которые в результате переходят на более высокий энергетический уровень. Этот уровень нестабилен, поэтому, как только рядом с ней (молекулой) оказывается эмиттер, фотон передается ему. Возбужденный эмиттер тоже стремится вернуться в невозбужденное состояние, но просто излучить полученный низкоэнергетичный фотон он не может, поэтому ждет появления такого же возбужденного соседа-эмиттера и передает этот фотон ему. Тот же в свою очередь переходит в высокоэнергетичное возбужденное состояние, откуда релаксирует с излучением высокоэнергетичного фотона. Таким образом, подобная система умеет практически без потерь переводить низкоэнергетичное длинноволновое излучение в высокоэнергетичное с более короткими длинами волн, например зеленое в синее или красное и даже инфракрасное в любое видимое.

Новое время в области преобразования излучения можно отсчитывать от статьи Станислава Балушева, Ценки Митевой и их коллег, опубликованной в 2006 году в Physical Review Letters. Там они показали, как можно преобразовать зеленую часть солнечного спектра в синее излучение. Работа была продолжена, и теперь ученые добрались до преобразования в синий, зеленый и оранжевый свет излучения еще более низкоэнергетичной красной и даже ближней инфракрасной области. В ближайшем будущем исследователи планируют представить публике результаты их совместной работы с учеными из МГУ, в которой они смогли задействовать в апконверсионном процессе невидимое глазу излучение.

Результаты этих работ очень воодушевляют, в частности, приверженцев солнечной энергетики. Авторы работ полагают, что в ближайшем будущем смогут создать смесь целого комплекса разных сенситайзеров и эмиттеров, таких, которые будут поглощать излучение самых разных частот, а излучать свет одной частоты — монохроматический, синий к примеру. Если слоем подобного материала покрыть солнечную батарею, то ее КПД значительно повысится, ведь теперь она сможет перерабатывать в электроэнергию практически весь солнечный свет.