PIRE: US-Japan Partnership in Excitonic Soft Materials for Clean Energy
PIRE:美日清洁能源激子软材料合作
基本信息
- 批准号:2230706
- 负责人:
- 金额:$ 149.96万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2023
- 资助国家:美国
- 起止时间:2023-01-01 至 2025-12-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
This project will establish a long-term interdisciplinary partnership between the University of Vermont, University of Oklahoma, Yamagata University, and Osaka University in Japan. It represents a concerted major interdisciplinary effort dedicated to harvesting, storing, and transferring energy in soft electronic materials for cost effective, high-throughput energy harvesting technologies, while training international scientists and promoting intercultural exchange. This partnership will bring the US-based participants unprecedented access to the remarkable soft-materials and optoelectronic device fabrication, characterization facilities, and extensive connections with semiconductor industries of tomorrow. The unique concentration of resources and knowhow is unprecedented and enables rapid progress for the future generation of soft electronic materials. The US-based team and Japan-based collaborators complementary expertise spans all aspects of synthesis, prototyping, thin-film growth, structural, electrical, and spectroscopic characterization. The ambitious goal to decarbonize the US electrical grid by 2035 and the entire energy sector by 2050 will require policy implementation, engineering infrastructure, and fundamental research to realize innovations beyond the state-of-the-art. The project explores fundamental energy conversion processes in soft materials, which offer potentially transformative form factors necessary to realize the 2050 targets. Excitonic soft materials offer potentially transformative innovations towards high efficiency photovoltaics and alternative extremely-low-cost and highly scalable solar energy harvesting and flexible electronics technologies. The project will focus on specific goals aimed at enabling new energy production and sustainable energy consumption: a) enhance the coherent energy transfer beyond the naturally occurring 10 nm range which translates to slow diffusion and efficiency limitations b) leverage high-quality optical resonators, including gratings and photonic crystal nano-architectures, towards enabling excitons coupling to photonic states to form polaritons and further extending resonant energy transfer over long range, c) explore the hot carrier transfer at organic interfaces and d) tailor the intra and inter-molecular dipoles coupling to lattice vibrations towards minimizing the exciton binding energy and lowering the thermodynamic efficiency limit. It will lay a foundation for an international research hub with trans-disciplinary expertise in excitonic soft materials ranging from organic semiconductors to photosynthetic biopolymers guided by the societal goal of carbon-neutral energy sector by 2050. With a heavy emphasis on training generations of researchers in international research collaboration, language, and cultural competency, the project will expand the partnership for long-term progress towards this ambitious trans-national goal.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.
该项目将在佛蒙特大学、俄克拉荷马州大学、山形大学和日本大坂大学之间建立长期的跨学科伙伴关系。 它代表了一个协调一致的主要跨学科努力,致力于在软电子材料中收集,存储和转移能量,以获得具有成本效益的高通量能量收集技术,同时培训国际科学家并促进跨文化交流。这一伙伴关系将使美国的参与者前所未有地接触到卓越的软材料和光电器件制造、表征设施,并与未来的半导体行业建立广泛的联系。资源和技术的独特集中是前所未有的,使下一代软电子材料能够快速发展。总部位于美国的团队和总部位于日本的合作者的互补专业知识涵盖合成、原型制作、薄膜生长、结构、电气和光谱表征的各个方面。到2035年实现美国电网脱碳、到2050年实现整个能源行业脱碳的宏伟目标需要政策实施、工程基础设施和基础研究,以实现超越最先进水平的创新。该项目探索了软材料中的基本能源转换过程,这些过程提供了实现2050年目标所需的潜在变革性形状因素。 激子软材料提供了潜在的变革性创新,以实现高效光电子学和替代性极低成本和高度可扩展的太阳能收集和柔性电子技术。该项目将侧重于实现新能源生产和可持续能源消费的具体目标:a)增强超过自然发生的10 nm范围的相干能量转移,这转化为缓慢的扩散和效率限制B)利用高质量的光学谐振器,包括光栅和光子晶体纳米结构,为了使激子能够耦合到光子态以形成极化激元并进一步在长范围上扩展共振能量转移,c)探索有机界面处的热载流子转移,以及d)调整与晶格振动耦合的分子内和分子间偶极子,以使激子结合能最小化并降低热力学效率极限。它将为一个国际研究中心奠定基础,该中心在激子软材料方面具有跨学科的专业知识,从有机半导体到光合生物聚合物,以2050年碳中和能源部门的社会目标为指导。 该项目非常重视培养一代又一代的研究人员在国际研究合作、语言和文化能力方面的能力,将扩大合作伙伴关系,以实现这一雄心勃勃的跨国目标。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。
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)
Amorphous dielectric metal-organic electron injection layer for efficient inverted organic light-emitting diodes
- DOI:10.1016/j.orgel.2023.106878
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:3.2
- 作者:Lina Sun;Tsukasa Yoshida;Y. Harada;M. White;Yoshiyuki Suzuri
- 通讯作者:Lina Sun;Tsukasa Yoshida;Y. Harada;M. White;Yoshiyuki Suzuri
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