Plasmon-induced Triplet Energy Transfer (PITET) for Photon Upconversion

用于光子上转换的等离激元诱导三重态能量转移 (PITET)

基本信息

  • 批准号:
    2147792
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 45万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-09-01 至 2025-08-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

With this award, the Macromolecular, Supramolecular, and Nanochemistry Program in the Chemistry Division is supporting Dr. Ming Lee Tang at the University of California Riverside (UCR) to study the energy transfer process of plasmonic systems. Plasmonics refers to light-induced oscillation of loosely bound electrons in metals. This research is important for catalysis, imaging, and energy conversion applications. Minuscule metal particles with dimensions on the order of nanometers have been treasured historically for their beauty in stained glass windows. The vivid colors in stained glass arise from the strong absorption and scattering of light due to plasmons supported by the metal nanoparticles. Dr. Tang’s team is conducting fundamental research that addresses that seeks to efficiently transfer the energy stored as plasmons in metal nanoparticles to neighboring chemical molecules. The research aims to provide mechanisms to prevent the system from unwanted energy loss through rapid scattering of light or dissipation of energy as heat. Such advances are essential for the development of metal nanoparticles for intended applications in photocatalysis and in solar cells. The team designs and synthesizes various nanomaterial architectures. Plasmons tightly confined within the nanoscale metal architectures are then characterized to tune the system to perform useful work upon light activation. This research also has broader impacts of engaging the general public in the Inland Empire program in Southern California. This outreach program includes interactive demonstrations and science activities at local elementary schools and pre-schools that are led by undergraduate and graduate students.Dr. Ming Lee Tang’s team at UCR is investigating plasmon-induced triplet energy transfer. The goal is to use light captured by metal nano-antennas for photon upconversion, a process of converting low energy photons from incoherent sources such as the sun to useful high energy photons. Novel light-absorbing nanostructures based on noble metals in this research can absorb near-infrared photons to produce violet photon emissions from neighboring anthracene- and perylene-based chromophores. Specifically, silver nanoprisms and gold nanorods with their localized surface plasmon resonance tuned between 1.5 and 1.8 eV are expected to be resonant with the lowest excited triplet states of the chromophores, so as to photosensitize the molecular triplet states across an oxide barrier. Steady-state photon upconversion measurements will be used to quantify the efficiency of plasmon-induced triplet energy transfer. Time resolved photoluminescence and transient absorption measurements provide independent measurements of the yield and rate of the triplet energy transfer.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
有了这个奖项,化学部的大分子,超分子和纳米化学计划正在支持加利福尼亚大学河滨大学(UCR)的Ming Lee Tang博士研究血浆系统的能源传输过程。血浆是指金属中松散结合的电子的光振荡。这项研究对于催化,成像和能量转换应用很重要。纳米尺寸的微小金属颗粒在彩色玻璃窗中的美丽而珍贵。彩色玻璃中的鲜艳色彩是由于金属纳米颗粒支撑的等离子引起的强烈滥用和光散射。唐博士的团队正在进行基础研究,该研究旨在有效地将作为金属纳米颗粒中的等离子的能量传递到邻近的化学分子。该研究旨在提供机制,以防止系统通过快速散射光或能量耗散作为热量来防止能量损失。这种进步对于用于在光催化和太阳能电池中的预期应用的金属纳米颗粒开发至关重要。团队设计和合成各种纳米材料架构。然后将紧密限制在纳米级金属体系结构内的等离子体进行表征,以调整系统以在光激活时执行有用的工作。这项研究还具有使公众参与南加州的内陆帝国计划的更广泛的影响。该外展计划包括由本科生和研究生领导的当地小学和学前教育的互动演示和科学活动。李唐(Ming Lee Tang)在UCR的团队正在调查等离子引起的三重能量转移。目的是使用金属纳米 - 安妮纳斯(Metal Nano-Antennas)捕获的光进行光子上转换,这是将低能量照片从不连贯的来源(例如太阳)转换为有用的高能量照片的过程。在这项研究中,基于贵金属的新型纳米结构可吸收近红外照片,从而产生邻近的蒽和per依基的发色团的紫罗兰色光子排放。具体而言,预期在1.5和1.8 eV之间调节其局部表面等离子体共振的银色纳米二诺和金纳米棒将具有发色团的激发三胞胎状态最低的谐振,以使氧化物屏障的分子三重态具有光感敏感性。稳态光子上转换测量将用于量化等离子诱导的三重能量转移的效率。时间分辨的光量和瞬态吸收测量值可独立地测量三胞胎能量转移的产量和速率。该奖项反映了NSF的法定任务,并通过使用基金会的知识分子优点和更广泛的影响评估标准来评估值得支持。

项目成果

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知道了