Forbedret lys-høst i kvanteprik-metal-organiske rammer

Center for Nanoscale Materials (CNM) brugere fra Northwestern University, arbejder sammen med Nanophotonics Group på Argonne National Laboratory, rapportere funktionaliseringen af ​​porphyrin-baserede metal-organiske rammer (MOF'er) med CdSe/ZnS kerne/skal kvanteprikker (QD'er) til forbedring af lysindsamling via energioverførsel fra QD'er til MOF'er. Dette arbejde baner vejen for udvikling af effektive lysindsamlingskomplekser til konvertering af solenergi.

På grund af deres effektive energitransportegenskaber, porphyrin-baserede MOF'er er attraktive forbindelser til solfotokemiapplikationer. Imidlertid, deres absorptionsbånd giver begrænset dækning i det synlige spektralområde til lys-høstningsapplikationer. Det brede absorptionsbånd af QD'erne i det synlige område giver større dækning af solspektret af QD-MOF hybridstrukturer. Tidsløste emissionsundersøgelser ved CNM viser, at fotoexcitation af QD'erne efterfølges af energioverførsel til MOF'erne med effektiviteter på mere end 80%.

Denne sensibiliseringstilgang kan resultere i en> 50% stigning i antallet af fotoner høstet af en enkelt monolags MOF-struktur med et monolag af QD'er på MOF-overfladen. Porphyrinmolekyler med forskellige substituenter blev brugt til at ændre graden af ​​strukturel anisotropi i MOF, for fortrinsvis at øge anisotropien i elektronisk kobling mellem porphyriner i specifikke retninger, for at frembringe anisotrop energimigrering. Teoretisk evaluering af koblingskonstanterne blev også udført.