有机材料中热激子能量弛豫和解离的量子动力学理论

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21573175
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0301.化学理论与方法
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Organic solar cell is one of importantly potential clear energy sources, and its energy conversion efficiency is dominantly determined by the exciton dissociation and migration whose competing mechanism is not well understood yet. Recently, a hot exciton concept is experimentally proposed to further enhance the conversion efficiency. But, the different conclusions result in a bitter argument for the mechanism of exciton dissociation. This controversy also puts forward the new challenges for the theoretical description of exciton dynamics in both quantum dynamics and electronic structure methods because of too large organic polymers as well as their aggregates in the cell. The project will thus develop the corresponding quantum dynamic methods to illustrate the competing mechanism of hot exciton dissociation and migration, and related other dynamic processes. The project firstly proposes the quantum dynamic method which should uniformly describe the coherent and hopping motions of hot carriers in cell systems, and completely describe exciton dissociation and migration dynamics. Then, the project will focus on the energy relaxation dynamics of hot exciton to build the relationship between exciton dissociation and exciton initial condition generated by the laser with different frequencies and pulse durations, and to reveal the implicit mechanism of controversial experimental results. Finally, the project will efficiently connect the developed quantum dynamics and electronic structure methods to achieve the simulations for realistic organic solar cells, reveal their structure-function relationship, and propose the ways for designing efficient solar cells.
有机太阳能电池是很具潜力的新型清洁能源,其内的激子迁移和解离过程是提高转化效率的关键因素,但在理解其机理时存在诸多争议,尤其是最近在调查热激子影响转化效率的问题上,不同实验的矛盾结果产生了更广泛争论;由于缺乏有效理论模型和计算工具,理论化学在揭示其机理时也面临诸多挑战。项目拟发展创新性的量子动力学方法并结合电子结构计算从微观原子层面上来揭示热激子的产生、迁移及分离及其相关的动力学过程。首先,发展能够统一处理热激子相干、扩散和解离过程且适用于电池体系的量子动力学方法来阐明其迁移和解离的竞争机制;其次,深入研究热激子能量弛豫的动力学过程,并建立能量弛豫与激子解离的关系,调查产生热激子的激光中心频率和脉冲宽度对激子解离的影响,尝试阐明不同实验条件下得到矛盾结果的来源;最后,将发展的动力学方法与电子结构计算方法相结合,调查电池中给体、受体分子的构-效关系,为设计高效电池提供理论基础。

结项摘要

项目旨在发展创新性的量子动力学方法,并结合电子结构计算从微观原子层面上来揭示热激子的产生、迁移与分离及其相关的动力学过程。项目按计划完成了总体目标,尤其在量子动力学方法发展方面取得了重要进展。取得的主要成果为:1)提出了一个原创性的随机薛定谔方程级联方程方法,并将其拓展到线性和二维光谱、平衡关联函数等的计算;2)进一步拓展了含时波包扩散方法,并推广用于研究有机聚集体中单线态裂变过程; 3)将发展的动力学方法与电子结构计算方法相结合,提供了一套研究具体体系的计算方法和程序。本项目所发展的理论计算方法以及在有机材料中的研究得到了国际同行的认可,如美国哈佛大学和日本分子科学研究所理论化学课题组都已采用我们发展的方法研究复杂有机分子体系中的能量和电荷转移量子动力学过程,项目负责人也多次受邀参加相关学术会议。在该课题支持下共发表学术论文17篇和一些学术会议论文,共支持14位研究人员,包括12位研究生进行科研工作。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The property of surface heterojunction performed by crystal facets for photogenerated charge separation
晶面光生电荷分离表面异质结的特性
  • DOI:
    10.1016/j.commatsci.2018.06.022
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Computational Materials Science
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Wei Zhengde;Zhao Yi;Fan Fengtao;Li Can
  • 通讯作者:
    Li Can
Effects of Charge Transfer State and Exciton Migration on Singlet Fission Dynamics in Organic Aggregates
电荷转移态和激子迁移对有机聚集体单线态裂变动力学的影响
  • DOI:
    10.1021/acs.jpcc.6b02943
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Physical Chemistry C
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Zang Hang;Ke Yaling;Zhao Yi;Liang WanZhen
  • 通讯作者:
    Liang WanZhen
受体分子侧基对非富勒烯受体和聚合物给体界面处激子解离速率的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    厦门大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    洪巢升;刘芋秀;赵仪
  • 通讯作者:
    赵仪
Effect of an underdamped vibration with both diagonal and off-diagonal exciton-phonon interactions on excitation energy transfer.
对角和非对角激子-声子相互作用的欠阻尼振动对激发能量转移的影响
  • DOI:
    10.1002/jcc.25611
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Computational Chemistry
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Wang Yu Chen;Zhao Yi
  • 通讯作者:
    Zhao Yi
Quantum dynamics simulations in an ultraslow bath using hierarchy of stochastic Schrodinger equations
使用随机薛定谔方程层次结构进行超慢浴中的量子动力学模拟
  • DOI:
    10.1080/00268976.2018.1430385
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Molecular Physics
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Ke Yaling;Zhao Yi
  • 通讯作者:
    Zhao Yi

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

Non-Condon电子转移速率理论与含时波包方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Progress In Chemistry
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    张伟伟;钟欣欣;司玉冰;赵仪
  • 通讯作者:
    赵仪
微扰形式非马尔可夫随机薛定谔方程及其应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    厦门大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    连曼;汪宇晨;赵仪
  • 通讯作者:
    赵仪
Theoretical Study on the Pyrolysis Process of Lignin Dimer Model Compounds
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2009
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵仪
  • 通讯作者:
    赵仪
Non-Condon效应对电子转移速率影响的理论模拟及其在有机半导体中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国科学:化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张伟伟;赵仪;梁万珍
  • 通讯作者:
    梁万珍
卷积神经网络在新型非富勒烯受体分子生成与性能预测上的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    厦门大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨新玉;彭师平;赵仪
  • 通讯作者:
    赵仪

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

赵仪的其他基金

有机光电功能材料光物理中挑战性科学问题的理论研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    300 万元
  • 项目类别:
    重点项目
有机光伏材料中的载流子量子动力学和光谱理论
  • 批准号:
    21773191
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    64.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
相干电荷转移理论及其在有机光电功能材料中的应用
  • 批准号:
    91333101
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    91.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划
具有多桥的复杂分子体系中的电子转移理论和应用
  • 批准号:
    21073146
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    33.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
复杂体系电子转移理论与有机功能材料迁移率预测
  • 批准号:
    20833004
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    200.0 万元
  • 项目类别:
    重点项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码