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Singlet fission and exciton diffusion in organic molecular crystal materials

Singlet fission and exciton diffusion in organic molecular crystal materials
有机分子晶体材料中的单线态裂变和激子扩散
批准号:
1152677
负责人:
Christopher Bardeen
金额:
$44.54万
依托单位国家:
美国
项目类别:
Continuing Grant
财政年份:
2012
资助国家:
美国
项目状态:
已结题
起止时间:
2012-08-01 至 2016-07-31

项目摘要

项目成果

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中文摘要
翻译
加州大学河滨分校的克里斯托弗·巴特尔斯得到化学系化学结构、动力学和机制项目的支持,开展研究,探索激子结构如何影响分子晶体系统中的激发态动力学,重点是与有机光伏材料相关的过程。该研究计划旨在实现三个目标。首先,该团队将继续他们的合作工作,使用时间分辨发光光谱和理论来表征聚并苯分子晶体中的离域激子态。其次,将研究单重态裂变的动力学和反应机制,单重态裂变是一个吸收单个光子导致产生两个激子和潜在的两个电子-空穴对的过程。 结晶并四苯将成为阐明这种独特的弛豫过程如何工作的模型系统。 第三,有机系统中的能量迁移,这在确定太阳能电池的效率发挥了重要作用,将使用光学瞬态光栅实验的修改版本进行研究。 目标将是通过使用驻波和高动态范围检测的组合来测量20 nm或更小的激子扩散长度。 这项研究的总体目标是对激子特性(如离域)如何影响单线态裂变和激子扩散产生基本见解,从而提供一种评估晶体有机材料在光伏应用中的最终潜力的方法。 这种理解反过来可以帮助设计改进的太阳能电池材料,并解决一个重要的社会问题:对清洁,廉价和可再生能源的需求。研究生和博士后将在技术关键领域接受培训。还将向招收科学专业代表性不足群体的大部分学生的当地小学开展外联活动。
英文摘要
Christopher Bardeen of the University of California-Riverside is supported by the Chemical Structure, Dynamics and Mechanisms Program in the Division of Chemistry to carry out research to probe how exciton structure impacts excited state dynamics in molecular crystal systems, with an emphasis on processes relevant for organic photovoltaic materials. The research plan is designed to accomplish three objectives. First, the team will continue their collaborative work on using time-resolved luminescence spectroscopy and theory to characterize delocalized exciton states in polyacene molecular crystals. Second, the dynamics and reaction mechanism of singlet fission, a process whereby a absorption of a single photon leads to the creation of two excitons, and potentially two electron-hole pairs, will be studied. Crystalline tetracene will be a model system for clarifying how this unique relaxation process works. Third, energy migration in organic systems, which plays an important role in determining solar cell efficiencies, will be studied using a modified version of the optical transient grating experiment. The goal will be to measure exciton diffusion lengths of 20 nm or less by using a combination of standing waves and high dynamic range detection. The overall thrust of this research is to generate fundamental insights into how exciton properties like delocalization can affect singlet fission and exciton diffusion, thus providing a way to assess the ultimate potential of crystalline organic materials for photovoltaic applications. This understanding in turn could aid in the design of improved materials for solar cells and address an important societal problem: the need for clean, inexpensive, and renewable energy. Graduate students and postdoctoral associates will be trained in technologically vital areas. Outreach activities to local elementary schools which enroll a majority population of students from underrepresented groups in science will also be initiated.
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会议论文
Equipment: MRI: Track 1 Acquisition of a Confocal Raman Microscope for Research and Education
  • 批准号:
    2320669
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 资助金额:
    $29.27万
  • 财政年份:
    2023
  • 负责人:
    Christopher Bardeen
  • 依托单位:
2D Encapsulation of Molecular Crystals for Close-contact Measurement of Exciton Dynamics
  • 批准号:
    1800187
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 资助金额:
    $42.6万
  • 财政年份:
    2018
  • 负责人:
    Christopher Bardeen
  • 依托单位:
Understanding How Reaction Kinetics and Morphology Affect Photomechanical Molecular Crystals
  • 批准号:
    1810514
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 资助金额:
    $47.51万
  • 财政年份:
    2018
  • 负责人:
    Christopher Bardeen
  • 依托单位:
Reconfigurable Molecular Crystals through Solid-State Photochemistry
  • 批准号:
    1508099
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 资助金额:
    $49.0万
  • 财政年份:
    2015
  • 负责人:
    Christopher Bardeen
  • 依托单位:
国内基金
海外基金
SCD基因调控叶绿体分裂和发育的分子机理
  • 批准号:
    32070696
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    高宏波
  • 依托单位:
PI(3,5)P2介导溶酶体与黑素小体互作调控黑素小体发生的分子细胞机制
  • 批准号:
    92054102
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    87.0万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    王翘楚
  • 依托单位:
细胞代谢调控线粒体稳态及其与细胞器互作的机制研究
  • 批准号:
    91954204
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    314.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    杨崇林
  • 依托单位:
内质网与线粒体、高尔基体等相关细胞器互作及其在细胞应激反应中的功能研究
  • 批准号:
    91954124
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    85.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    滕俊琳
  • 依托单位: