CAREER: CAS-Climate: Molecular Physical Electrochemistry at Interfaces - Visualizing and Modeling Charge Transfer at the Anode and Cathode

职业:CAS-Climate:界面处的分子物理电化学 - 阳极和阴极的电荷转移可视化和建模

基本信息

  • 批准号:
    2142821
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 62.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-07-01 至 2027-06-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

With the support of the Chemical Structure, Dynamics, and Mechanisms-A (CSDM-A) Program in the Division of Chemistry, Dr. Lydia Kisley of Case Western Reserve University is using microscopy and modeling methods to investigate the movement of negatively charged electrons and positively charged metal ions at metal surfaces. These reactions are relevant to battery and solar energy technologies, energy-efficient catalytic reactions, and the corrosion of infrastructure. Dr. Kisley is developing microscopic methods that detect when and where individual electrons and ions undergo reaction at small length scales. In parallel, computational modeling methods are being undertaken to facilitate the understanding of these experimental data. Dr. Kisley will lead community events at the Cleveland Cultural Gardens to connect individuals, including those from underrepresented groups in science, technology, engineering, and mathematics (STEM), to historic stories of scientists in their culture to make science more personably relatable. In addition, she will be mentoring high school girls in research.The research under this CAREER award in the Kisley lab at Case Western Reserve University aims to develop a molecular scale understanding of how individual electrons and metal ions undergo reaction, diffusion, and/or dissolution at electrode surfaces as a function of space and time. Single-molecule experimental and statistical methods are being developed that reveal detailed energetic and physical relationships between anodic and cathodic reactions at metal/liquid interfaces. In situ charge transfer will be observed using super-resolution analysis of fluorescent dyes that turn on after receiving an electron or metal ion. Advances in experimental single-molecule techniques should allow for the characterization of both charge transfer by metal ions and electrons by applying dyes to metallic surfaces. The dyes will then be used at iron and iron alloy surfaces under variable solvent dielectric environments. A stochastic model that includes fluorescent and non-fluorescent reactions is being developed to better understand the mechanisms of the anodic and cathodic experimental reactions.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
在化学结构,动力学和机制-A(CSDM-A)计划的支持下,Case Western Reserve University的Lydia Kisley博士正在使用显微镜和建模方法来研究负电荷的电子和金属表面上的带电金属离子的运动。这些反应与电池和太阳能技术,节能催化反应以及基础设施的腐蚀有关。 Kisley博士正在开发微观方法,该方法检测单个电子和离子在小长度尺度上进行反应的何时何地。同时,正在进行计算建模方法,以促进对这些实验数据的理解。 Kisley博士将领导克利夫兰文化花园的社区活动,以连接个人,包括科学,技术,工程和数学(STEM)中代表性不足的群体的个人,以使科学家在文化中的历史性故事使科学更具态度相关。此外,她还将指导高中女生的研究。在Case Western Reserve University的Kisley Lab中,该职业生涯奖的研究旨在对分子尺度了解对单个电子和金属离子的反应,扩散和/或在电极表面上的反应,扩散和/或溶解的理解。正在开发单分子实验和统计方法,揭示了金属/液体界面处的阳极反应和阴极反应之间的详细能量和物理关系。通过对接收电子或金属离子后打开的荧光染料的超分辨率分析,将观察到原位电荷转移。实验单分子技术的进步应允许通过将染料施加到金属表面来表征金属离子和电子的电荷转移。然后,在可变溶剂介电环境下,染料将在铁和铁合金表面上使用。正在开发一个随机模型,包括荧光和非荧光反应,以更好地了解阳极和阴极实验反应的机制。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是通过基金会的知识分子优点和更广泛影响的审查标准来评估的值得通过评估的。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Reduction reactions at metal/non-aqueous interfaces can be sensed with the turn-on fluorophore resazurin
金属/非水界面处的还原反应可以通过开启荧光团刃天青来感测
  • DOI:
    10.1039/d2qm01309f
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7
  • 作者:
    Gatland, Zachary;Madrid, Daniel;Siegel, Mark;Kisley, Lydia
  • 通讯作者:
    Kisley, Lydia
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  • DOI:
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    2023-02-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Vignesh Venkataramani;Zhanda Chen;Lydia Kisley
  • 通讯作者:
    Lydia Kisley
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  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    S. Schmid
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核心设施实验生物物理仪器的远程探索
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Lydia Kisley
  • 通讯作者:
    Lydia Kisley
Single Molecule Studies of Ion-Exchange Chromatography
  • DOI:
  • 发表时间:
    2015-04
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Lydia Kisley
  • 通讯作者:
    Lydia Kisley
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  • DOI:
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    2024
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  • 作者:
    Markus Götz;Anders Barth;S. Bohr;Richard Börner;Jixin Chen;Thorben Cordes;Dorothy A Erie;C. Gebhardt;Mélodie Hadzic;George L Hamilton;N. Hatzakis;Thorsten Hugel;Lydia Kisley;Don C. Lamb;C. de Lannoy;Chelsea Mahn;Dushani Dunukara;Dick de Ridder;Hugo Sanabria;J. Schimpf;Claus A. M. Seidel;R. Sigel;M. B. Sletfjerding;Johannes Thomsen;L. Vollmar;Simon Wanninger;K. Weninger;Pengning Xu;S. Schmid
  • 通讯作者:
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