Chemical Control of Spin and Carrier Dynamics in 2D Hybrid Metal Halide Double Perovskites

二维杂化金属卤化物双钙钛矿中自旋和载流子动力学的化学控制

基本信息

  • 批准号:
    2203633
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 52.6万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-09-01 至 2025-08-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

With support from the Macromolecular, Supramolecular, and Nanochemistry (MSN) program in the Division of Chemistry, Professors Jin Zhang and Yuan Ping of University of California-Santa Cruz are using a combination of advanced laser techniques and computational methods to investigate the behavior of electron spin in two-dimensional (2D) perovskites. Electron spin is a fundamental quantum mechanical property that is used in many emerging quantum-based technologies. Most of these applications require long spin state lifetimes and precise control. However, the spin lifetime is usually short, just a millionth of a millionth of a second, and it is challenging to manipulate. Professors Zhang and Ping and their students will create 2D perovskites with long spin lifetimes and use ultrafast lasers to control their electron spin. Their discoveries could impact technologies from nanoelectronics to quantum information technologies. The project also provides training opportunities for future scientists in advanced instrumentation and computation, and through their "The Sun, Spectroscopy, and Santa Cruz" open lab events, they will introduce their research findings to local high school students and teachers to enhance public awareness about science.The research team will combine experimental and theoretical efforts to study spin and carrier relaxation in novel 2D lead-free metal halide double perovskites. The project will systematically study the impact of fundamental factors, such as structure, composition, surface, and chiral component, on the electron spin lifetime, as well as associated processes such as electron-electron and electron-phonon scattering. The materials will be synthesized with rational structural and compositional control, and carefully characterized using a combination of time-resolved photoluminescence, transmission electron microscopy, X-ray diffraction and spectroscopy, Raman and infrared spectroscopy, as well ultrafast pump-probe methods. Computational studies based on a state-of-the-art first principles open quantum dynamics method will explore the scattering processes affecting electron spin lifetime to guide and corroborate experimental studies.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.
在化学系中的大分子,超分子和纳米化学(MSN)计划的支持下,加利福尼亚大学 - 圣克鲁斯大学的Jin Zhang和Yuan Ping教授使用了先进的激光技术和计算方法的结合,以研究二维(2DDDD)Perovskites Electron Spin的行为。 电子自旋是一种基本的量子机械性能,用于许多基于量子的技术。这些应用中的大多数都需要长期旋转状态的寿命和精确控制。 但是,旋转寿命通常很短,只有三分之一的一秒钟,而操纵的挑战是具有挑战性的。张教授和Ping及其学生将创建具有长期旋转寿命的2D Perovskites,并使用Ultrafast激光器来控制其电子旋转。他们的发现可能会影响从纳米电子学到量子信息技术的技术。该项目还为未来的科学家提供了高级仪器和计算的培训机会,通过他们的“太阳,光谱和圣克鲁兹”开放实验室活动,他们将向当地的高中生和老师介绍他们的研究结果,以增强公众对科学的认识。研究团队将结合实验性和理论努力,以研究2D Metal-Metare-Meter-Meter-Meter-Meter-Meter-Meal-Shalide douppled perovs in Novel Interimetical和Theical of Condure of Tocalige and the Theorigeth Inseriate努力。该项目将系统地研究基本因素(例如结构,组成,表面和手性成分)对电子自旋寿命的影响,以及相关的过程,例如电子电子和电子 - phonon散射。该材料将通过合理的结构和组成控制合成,并通过时间分辨光致发光,透射电子显微镜,X射线衍射和光谱,拉曼和红外光谱术以及超快泵送方法的结合仔细地表征。基于最先进的第一原理开放量子动力学方法的计算研究将探索影响电子旋转寿命的散射过程,以指导和证实实验研究。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是值得通过基金会的知识分子优点和更广泛影响的审查标准来通过评估来获得支持的。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Distinguishing metal halide molecular clusters from perovskite magic sized clusters in the synthesis of metal halide perovskite nanostructures
  • DOI:
    10.1002/jccs.202300195
  • 发表时间:
    2023-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    David C Zeitz;Allison A. Win;J. Z. Zhang
  • 通讯作者:
    David C Zeitz;Allison A. Win;J. Z. Zhang
The impacts of dopants on the small polaron mobility and conductivity in hematite – the role of disorder
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  • DOI:
    10.1039/d2nr04807h
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Chen, Mingpeng;Grieder, Andrew C.;Smart, Tyler J.;Mayford, Kiley;McNair, Samuel;Pinongcos, Anica;Eisenberg, Samuel;Bridges, Frank;Li, Yat;Ping, Yuan
  • 通讯作者:
    Ping, Yuan
Enhancing photoluminescence of manganese chloride perovskite-analogues through phase transformations induced by Sn incorporation
  • DOI:
    10.1016/j.jlumin.2022.119613
  • 发表时间:
    2022-12
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Qian Meng;Liuyun Chen;Liang Jing;Q. Pang;J. Z. Zhang
  • 通讯作者:
    Qian Meng;Liuyun Chen;Liang Jing;Q. Pang;J. Z. Zhang
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  • 通讯作者:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • 通讯作者:
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知道了