Light Modulation of Charge Transfer Processes in Inorganic-Organic Materials

无机-有机材料中电荷转移过程的光调制

基本信息

  • 批准号:
    RGPIN-2017-06587
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.6万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2017-01-01 至 2018-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Functional materials that undergo changes in magnetic, optical, and conducting properties upon application of external stimuli (light, electric field, or magnetic field) are central to the development of non-volatile memory technologies, spintronics devices, and sensors. Current challenges involve developing materials that switch between two functional states with light for scalable memory and sensor development. We have developed a novel strategy for light-driven functional materials through functionalization with optically bistable photochromes. Photochromes undergo light-induced isomerization between two states that differ in the electronic structures of their ground and metastable states. We have developed photochromic spirooxazine ligands that can be bound to metal centers or incorporated into organic multichromophoric arrays. Once bound, light-induced changes in spirooxazine structure lead to changes in the redox potential, ground state energies, and excited state energies at the functional target component (metal center or chromophore). Such structural changes can then trigger energy-transfer, and charge-transfer processes between two organic chromophores, organic ligands, and metal centers, or between two metal centers in a mixed valence state. Previous work in our lab has demonstrated proof-of-principle for photochrome-induced charge transfer or energy transfer processes in an electronically bistable cobalt complex, fluorescent conjugated polymer nanoparticles, and fluorescent organic dyads. In this proposal, we describe experiments designed to understand the fundamental structural and electronic factors that govern these phenomena, the limits of photochrome-gated processes, and the kinetic and thermodynamic factors that regulate signal-to-noise ratios for optimizing light-induced gating for sensors and memory applications.
应用外部刺激(光,电场或磁场)时发生磁性,光学和导电性能变化的功能材料对于开发非挥发记忆技术,旋转器设备和传感器是至关重要的。当前的挑战涉及开发材料,这些材料在两个功能状态之间切换,具有可扩展记忆和传感器开发的光线。我们通过使用光学双向光色素的功能化制定了一种新颖的策略,以实现轻驱动功能材料。光更色素在两个状态之间经历了光诱导的异构化,这些状态在其地面和亚稳态状态的电子结构上有所不同。我们已经开发了可以与金属中心结合或掺入有机多颗粒阵列中的光致变色螺旋嗪配体。一旦结合,光诱导的螺旋藻结构的变化会导致氧化还原电位,基态能量和功能目标成分(金属中心或发色团)的激发状态能的变化。然后,这种结构变化可以触发能量转移,并在两个有机彩色团,有机配体和金属中心之间或在混合价状态下的两个金属中心之间进行电荷转移过程。我们实验室中的先前工作证明了光色素诱导的电荷转移或能量转移过程的原则证明,在电子双向的钴复合物,荧光偶联的聚合物纳米颗粒和荧光有机二元组中。在该提案中,我们描述了旨在了解控制这些现象的基本结构和电子因素,光色素门控过程的限制以及调节信号噪声比率的动力学和热力学因素,以优化传感器和内存应用的光诱导门控。

项目成果

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Frank, Natia其他文献

A Conversation with Natia Frank
  • DOI:
    10.1021/acscentsci.8b00006
  • 发表时间:
    2018-01-24
  • 期刊:
  • 影响因子:
    18.2
  • 作者:
    Dalton, Louisa;Frank, Natia
  • 通讯作者:
    Frank, Natia

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  • 批准号:
    RGPIN-2017-06587
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 1.6万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
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    2015
  • 资助金额:
    $ 1.6万
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    Discovery Grants Program - Individual
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    $ 1.6万
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    311740-2012
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    2012
  • 资助金额:
    $ 1.6万
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    $ 1.6万
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    $ 1.6万
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