16:26 2023-03-23
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Controlul bazat pe presiune permite materialelor de fisiune singlet reglabile pentru o fotoconversie eficientă
_ Controlul bazat pe presiune permite reglarea Materiale de fisiune singlet pentru o fotoconversie eficientă
Aplicând presiunea hidrostatică ca stimul extern, cercetătorii Tokyo Tech și Universitatea Keio demonstrează o nouă modalitate de reglare a fisiunii singlet (SF), un proces în care doi electroni sunt generați dintr-un singur foton, în cromofori, deschizând uși către proiectarea materialelor pe bază de SF cu conversie (foto)energie îmbunătățită. Metoda lor depășește cerințele stricte care limitează proiectarea moleculară a unor astfel de materiale prin realizarea unei strategii alternative de control.
Fisiunea singlet (SF) este un proces în care un cromofor organic (un moleculă care absoarbe lumina) într-o stare excitată singlet transferă energie către un cromofor vecin, rezultând două perechi de exciton triplet corelate (perechi de stări electron-gaură legate, o „găură” care semnifică absența unui electron) care se dezintegra la un triplet de energie scăzută. excitoni. Acești excitoni au durate de viață lungi și prezintă o emisie eficientă de lumină, ceea ce face ca SF să fie promițător pentru conversia eficientă a energiei luminoase.
Cu toate acestea, designul molecular al materialelor pe bază de SF este limitat de cerința ca energia stării excitate singlet. trebuie să fie cel puțin egală cu energia celor două stări triplete. O modalitate de a depăși această limită este prin aplicarea unor stimuli externi, cum ar fi temperatura sau presiunea, pentru a manipula procesul SF.
Acum, într-un studiu colaborativ publicat în revista Chemical Science, prof. Gaku Fukuhara din Tokyo Institutul de Tehnologie (Tokyo Tech) și Prof. Taku Hasobe de la Universitatea Keio din Japonia demonstrează, pentru prima dată, o strategie bazată pe presiune hidrostatică pentru controlul dinamicii procesului SF, deschizând ușile către proiectarea și fabricarea de noi, reglabile. Materiale pe bază de SF.
„Am demonstrat formarea și disocierea controlate de presiune hidrostatică a perechilor de tripleți corelate în SF prin intermediul spectrometriei UV/vis și fluorescenței dependente de presiune, împreună cu măsurătorile de viață a fluorescenței și a absorbției tranzitorii în nanosecunde, " explică prof. Fukuhara și prof. Hasobe.
În studiul lor, cercetătorii au folosit un dimer de pentacen cu punte de bifenil ca cromofor model și i-au testat răspunsul la o serie de presiuni hidrostatice, f. m 0,1 MPa (presiune atmosferică) la 180 MPa, în trei solvenți diferiți: toluen, metilciclohexan și tetrahidrofuran.
Folosind un aparat de înaltă presiune construit la comandă, cercetătorii au măsurat rata de generare a excitonului la diferite presiuni prin monitorizarea scăderii fluorescenței pe durata de viață a cromoforului, ceea ce indică cât timp îi ia cromoforului pentru a emite un foton după excitația inițială. Ei au descoperit că constanta de viteză pentru generarea de perechi de exciton triplet corelate a crescut odată cu presiunea, ceea ce indică faptul că o presiune mai mare duce la un proces SF mai rapid.
Folosind tehnica absorbției tranzitorii în nanosecunde, cercetătorii au urmărit apoi dezintegrarea. a excitonilor tripleți și au descoperit că au durate de viață scurte la presiune ridicată.
Pe baza calculului randamentului cuantic și a estimărilor termodinamice, cercetătorii au descoperit două mecanisme care stau la baza generării de perechi corelate și de excitoni individuali. În cazul perechilor de excitoni corelate, procesul SF a fost condus de solvatarea și desolvatarea moleculei, conducând la o structură de exciton mai compactă și mai stabilă termodinamic decât cromoforul excitat. În schimb, excitonii individuali produși de procesul de disociere s-au dovedit a fi mai voluminoase din punct de vedere termodinamic, determinând ca moleculele de solvent să se grupeze și să le dezactiveze la presiuni ridicate.
Cu aceste constatări, cercetătorii au făcut lumină asupra interacțiunilor dintre diferitele sisteme (presiune, solvent, cromofor, excitoni) implicate în procesul SF, sugerând o alternativă potrivită la strategia convențională de control pentru SF.
„Studiul nostru oferă o nouă perspectivă asupra controlului SF intramolecular folosind presiunea hidrostatică ca stimul extern. Acest concept de control dinamic ar putea fi extins la alte schele SF și sisteme relevante care sunt dificil de controlat atât în sol. și stări excitate”, spun prof. Fukuhara și prof. Hasobe.
Comentarii:
Adauga Comentariu