SusChEM: Naturally produced fungal compounds for sustainable (opto)electronics

SusChEM:用于可持续(光)电子产品的天然真菌化合物

基本信息

  • 批准号:
    1705099
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 41万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-08-01 至 2020-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The project will explore a new source of sustainable optoelectronic materials for organic photovoltaics for renewable electricity generation. This project uses bio-derived materials, fungi-derived pigments. An example of such materials is xylindein, which is a blue-green pigment secreted by the non-pathogenic wood-staining fungi Chlorociboria aeruginosa and C. aeruginascens native to the Pacific Northwest of the U.S. This pigment has been used in art since the 15th century, owing to its vibrant color and stability, but its optoelectronic properties have not been explored. In this project, (opto)electronic properties of xylindein and its derivatives will be systematically investigated and incorporated into organic electronic devices such as solar cells. In addition to the field of organic electronics, the project will impact wood products and forestry industries, which stand to benefit from increased commercial potential from Chlorociboria-infested wood having market value. The project will provide a rich interdisciplinary experience involving physics, chemistry, and wood science to the participating graduate, undergraduate, and pre-college students. The outcome of this project is fundamental knowledge supporting organic photovoltaics using these materials and the ability to mass produce the pigments from fungi/biomass resources. Fungi-derived pigments are abundant; they represent a largely unexplored resource for organic electronics. The goal of the project is to establish photophysical characteristics of xylindein, a planar conjugated fungi-derived pigment, and its derivatives. The project will aim to fulfill the following three objectives: to establish the mechanisms that govern photophysics of xylindein derivatives in solution, to establish effects of interplay between hydrogen bonding and pi-pi stacking on molecular packing and optoelectronic properties, and to explore performance of xylindein derivatives in (opto)electronic devices. Experiments aiming to optimize wood fungi extraction, batch culture growth, and purification will be combined with characterization of molecular photophysics and xylindein-based organic semiconductor devices. The project creates unique opportunities for: (a) the use of bio-derived (low-cost, low-toxicity, abundant) sustainable sources in (opto)electronics; and (b) the possibility to explore synergistic work of pi-stacking and hydrogen bonding for tunable optoelectronic properties via tunability of molecular photophysics and solid-state molecular packing. The results will be important not only for the field of organic electronics, but also for applications relying on hydrogen-bonded pigments that include color printer inks, textile dyes, and commercial paints.
该项目将探索用于可再生发电的有机光伏的可持续光电材料的新来源。该项目使用生物衍生的材料,真菌衍生的颜料。这种材料的一个例子是木聚糖,它是一种由非致病性木材染色真菌铜质铜质铜质和铜绿的蓝绿色色素分泌,该铜质是美国西北太平洋地区本地的,这种色素自15世纪以来就在艺术品中使用,但由于其鲜艳的色彩和稳定性,但遭到了其光学质量,但该物业不受探索。在该项目中,将系统研究木聚素及其衍生物的(Opto)电子性质,并将其纳入有机电子设备(例如太阳能电池)中。除了有机电子产品领域外,该项目还将影响木材产品和林业行业,该行业将受益于具有市场价值的氯基果皮木材的商业潜力。该项目将为参与的毕业生,本科生和大学的学生提供丰富的跨学科经验,包括物理,化学和木材科学。该项目的结果是使用这些材料支持有机光伏的基本知识,以及从真菌/生物量资源中产生颜料的能力。真菌衍生的颜料丰富;它们代表了有机电子产品的很大程度上未开发的资源。该项目的目的是建立木糖素的光物理特征,一种平面偶联的真菌衍生的颜料及其衍生物。该项目将旨在实现以下三个目标:建立控制木质素衍生物在溶液中的光体物理学的机制,以建立氢键与PI-PI堆叠之间对分子堆积和光电特性的相互作用的影响,并探索(Opto)电子设备中Xylindin衍生物的性能。旨在优化木材真菌提取,批处理培养生长和纯化的实验将与分子光体物理学和基于木聚糖的有机半导体设备的表征结合使用。该项目为:(a)使用(Opto)电子产品中的生物衍生(低成本,低毒,丰富)可持续来源的使用创造了独特的机会; (b)通过分子光物理学和固态分子堆积的可调性,探索PI堆叠和氢键的协同工作的可能性。结果不仅对有机电子领域很重要,而且对于依赖氢键色素的应用,包括颜色打印机油墨,纺织染料和商业涂料。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Fungi-derived xylindein: effect of purity on optical and electronic properties
  • DOI:
    10.1557/adv.2019.269
  • 发表时间:
    2019-01-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0.8
  • 作者:
    Giesbers, Gregory;Krueger, Taylor;Ostroverkhova, Oksana
  • 通讯作者:
    Ostroverkhova, Oksana
Fungi-Derived Pigments for Sustainable Organic (Opto)Electronics
  • DOI:
    10.1557/adv.2018.446
  • 发表时间:
    2018-01-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0.8
  • 作者:
    Gieshers, Gregory;Van Schenck, Jonathan;Ostroverkhova, Oksana
  • 通讯作者:
    Ostroverkhova, Oksana
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  • 通讯作者:
    W. Moerner

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