Molecular Trees for Collecting Sunshine -Monitoring and Controlling Energy Transfer in Dendrimers

Sammanfattning: Popular Abstract in Swedish Ett ökade förbrukningen av fossila bränslen kommer att accelerera den globala uppvärmningen med oöverskådlig inverkan på oss och vår miljö. Utvecklingen av alternativa, förnybara och miljömässigt rena energiformer är därför helt essentiell. En möjlig lösning är att skapa artificiell fotosyntes, där solenergi omvandlas till bränsle (till exempel vätgas) i en process där man spjälkar vattenmolekyler. Men för att spjälka vattenmolekyler krävs det att man först infångar en stor mängd solenergi. Denna avhandling fokuserar på undersökningar av två typer av ljusabsorberande antennsystem; (1) Zn- och Cu-porfyrin-dendrimerer med alla kromoforerna placerat i perifirin, och (2) Os-Ru övergångsmetallkomplex med sex extra organiska pyren ligander. Effektiv energiöverföring inom dendrimererna är essentiell för att de ska kunna fungera som antenner i en solcell. Ett antal ultrasnabba tidsupplösta spektroskopiska teknikkar har använts för att studera energiöverföringen i dessa komplex med en tidsupplösning bättre än en pikosekund. Energiöverföringsdynamiken i porfyrin dendrimererna studeras for det mesta via intensitetsberoendet av den transienta absorptionen (exciton-exciton annihilation). Denna studie visar hur energiöverföring inom dendrimererna kan optimeras och kontrolleras via små externa och/eller interna förändringar. I Zn-dendrimerarne sker energiöverföringen mellan två singlet tillstånd. Om den centrala Zn atomen ersätts med Cu dominerar tripplett tillstånden och den kombinerade Zn- / Cu-dendrimerna studien ger således en komplementärt bild av karakteristisk energiöverföringsdynamik för olika spinntillstånd. Övergångsmetallkompleksen uppvisade snabb och effektiv energiöverföring mot det centrala Os-centret oberoende av vilken molekylär övergång som var initialt exciterad. Den primära vinsten med att addera de extra liganderna visade sig vara en kraftig förbättring av förmågan att absorbera ljus i det ultravioletta och synliga området utan att påverka den effektiva energiöverföringen till Os-centret.