CAS-SC: Uncovering Mechanistic Details of Photo-Induced Charge Transfer in Thin Films of Photoactive Materials with In situ and Operando Transient Absorption Spectroscopy

CAS-SC:利用原位和操作瞬态吸收光谱揭示光敏材料薄膜中光致电荷转移的机制细节

基本信息

  • 批准号:
    2313290
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 45.98万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-06-01 至 2026-05-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

With support from the Chemical Structure, Dynamics, and Mechanisms-A (CSDM-A) program in the Division of Chemistry, Elizabeth Young of Lehigh University is using sophisticated time-resolved spectroscopies to study photoactive chemical conversion devices under operational conditions. Photochemical cells operate by absorbing light from the sun and use that light energy to drive chemical reactions. The efficiency of the device is the net result of a series of interdependent fundamental processes, including light absorption, charge separation, and charge migration, as well as the collection of charges that can be used to drive chemical reactions. The separated charges can also undergo unproductive recombination within the device, resulting in loss of efficiency. Each of these interconnected processes depends heavily on the types of materials used within the cell, making it necessary to study a functional system rather than the individual parts in isolation. Dr. Young and her students will use femtosecond pump-probe methods to study photoactive devices under potential bias and steady-state illumination. Their discoveries could further our understanding of the complex kinetic networks that are central to the functioning of the chemical conversion devices needed for sustainable chemistry applications. The project will also provide research opportunities for students, thus contributing to the development of the Nation's scientific workforce. This project centers on the use of transient absorption spectroscopy coupled with electrochemical and photolysis techniques to quantify charge transfer dynamics in semiconductor material stacks that undergo photo-induced charge transfer. The project will utilize atomically precise, extremely thin absorbing chalcogenide materials synthesized using atomic layer deposition. Such materials are particularly well suited because layer thicknesses and compositions can be finely tuned to enable systematic study in both planar and nanostructured devices. The influence of an applied electrochemical potential and steady-state illumination (i.e., the most realistic operating conditions for photovoltaics and photoelectrical chemical cells) on charge-carrier dynamics and charge transfer kinetics will be quantified to determine how steady-state conditions influence ultrafast lifetimes and charge transfer kinetics. Such work could ultimately provide insight into the function and efficiency of devices such as photovoltaic and photoelectrochemical cells.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.
在化学系化学结构、动力学和机理-A (CSDM-A) 项目的支持下,里哈伊大学的 Elizabeth Young 正在使用复杂的时间分辨光谱来研究操作条件下的光敏化学转化装置。光化学电池通过吸收太阳光并利用该光能驱动化学反应来工作。该器件的效率是一系列相互依赖的基本过程的最终结果,包括光吸收、电荷分离和电荷迁移,以及可用于驱动化学反应的电荷收集。分离的电荷还可能在器件内进行无效的重组,从而导致效率损失。这些相互关联的过程中的每一个都在很大程度上取决于细胞内使用的材料类型,因此有必要研究功能系统而不是孤立的各个部分。 Young 博士和她的学生将使用飞秒泵浦探测方法来研究电位偏置和稳态照明下的光敏器件。他们的发现可以进一步加深我们对复杂动力学网络的理解,该网络对于可持续化学应用所需的化学转化装置的功能至关重要。该项目还将为学生提供研究机会,从而为国家科学劳动力的发展做出贡献。该项目的重点是使用瞬态吸收光谱结合电化学和光解技术来量化经历光致电荷转移的半导体材料堆栈中的电荷转移动力学。该项目将利用原子层沉积合成的原子级精确、极薄的吸收硫族化物材料。此类材料特别适合,因为可以微调层厚度和成分,以便能够在平面和纳米结构器件中进行系统研究。所施加的电化学势和稳态照明(即光伏和光电化学电池最现实的操作条件)对载流子动力学和电荷转移动力学的影响将被量化,以确定稳态条件如何影响超快寿命和电荷转移动力学。此类工作最终可以深入了解光伏和光电化学电池等设备的功能和效率。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的智力优点和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
An Introduction to Processing, Fitting, and Interpreting Transient Absorption Data
瞬态吸收数据的处理、拟合和解释简介
  • DOI:
    10.3791/65519
  • 发表时间:
    2024
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Hamburger, Robert;Rumble, Christopher;Young, Elizabeth R.
  • 通讯作者:
    Young, Elizabeth R.
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Elizabeth Young其他文献

Doctoral student persistence and progression: a program assessment
博士生的坚持和进步:项目评估
  • DOI:
    10.1108/jarhe-07-2019-0192
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    S. Boone;L. D. Charon;M. Hill;Amy E. Preiss;Debbie Ritter;Elizabeth Young
  • 通讯作者:
    Elizabeth Young
Pemphigus Vulgaris
寻常型天疱疮
  • DOI:
    10.1097/sap.0000000000003589
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.5
  • 作者:
    Samuel Ruiz;Brittany Puebla;Noel Hernandez;V. Rubio;Elizabeth Young;Haaris Mir
  • 通讯作者:
    Haaris Mir
Homer in a Nutshell: Vergilian Miniaturization and the Sublime
荷马简述:维吉尔的微型化与崇高
Confederate Counterfeit: The Case of the Cross-Dressed Civil War Soldier
南方邦联的假货:内战异装士兵的案例
Efficacy of a Novel SPF Booster Based on Research Aboard the International Space Station
基于国际空间站研究的新型 SPF 增强剂的功效
  • DOI:
    10.3390/cosmetics10050138
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Kyle S. Landry;Elizabeth Young;Timothy S. Avery;Julia Gropman
  • 通讯作者:
    Julia Gropman

Elizabeth Young的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Elizabeth Young', 18)}}的其他基金

RUI: Dialing in on the proton: Understanding the role of the proton in photo-induced, proton-coupled electron transfer using tunable model systems
RUI:拨入质子:使用可调模型系统了解质子在光诱导质子耦合电子转移中的作用
  • 批准号:
    1565616
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 45.98万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
MRI: Acquisition of Transient Absorption Spectrometer for Multidisciplinary Research in Chemistry, Materials Science and Solar Energy Conversion
MRI:采购瞬态吸收光谱仪,用于化学、材料科学和太阳能转换的多学科研究
  • 批准号:
    1428633
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 45.98万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Cobalt-Based Water Oxidation Catalyst Formation at Metal Electrode Interfaces and Incorporation of Catalyst with Photoanode Materials
金属电极界面处钴基水氧化催化剂的形成以及催化剂与光阳极材料的结合
  • 批准号:
    0936816
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 45.98万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

X射线辐照下负热膨胀闪烁体Sc2(W/Mo)3O12的宽温域发光调制及成像技术
  • 批准号:
    12364053
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    31 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
sc3S+结构型剪接元件预测算法揭示干性剪接因子ELAVL2调控肝母细胞瘤恶性演进的机制及临床应用研究
  • 批准号:
    82302642
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
植物乳杆菌SC-5扰动发酵影响东北酸菜酪胺代谢的机制研究
  • 批准号:
    32372451
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
Ca和Sc元素M开壳层复杂原子结构参数的理论研究
  • 批准号:
    12304272
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
TiC-Sc联合添加对电弧增材制造AlZnMgCu合金组织性能的调控机理
  • 批准号:
    52305351
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

CAS-SC: Tuning Hydrocarbon Products from Temperature-Gradient Thermolysis of Polyolefins and the Subsequent Upcycling to Functional Chemicals
CAS-SC:调整聚烯烃温度梯度热解的碳氢化合物产品以及随后升级为功能化学品
  • 批准号:
    2411680
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 45.98万
  • 项目类别:
    Standard Grant
University of the West of Scotland and SC&T Global Limited KTP 23_24 R2
西苏格兰大学和 SC
  • 批准号:
    10079250
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 45.98万
  • 项目类别:
    Knowledge Transfer Partnership
BCC構造を持つMg-Li-Sc合金の時効処理による高強度・高剛性化
BCC结构Mg-Li-Sc合金时效处理实现高强度、高刚性
  • 批准号:
    24K08122
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 45.98万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Artificial Intelligence assisted mapping of prostate cancer progression in patient biopsies with novel tissue labelling biomarkers - beyond Gleason Sc
人工智能利用新型组织标记生物标志物辅助绘制患者活检中前列腺癌进展图 - 超越格里森科学
  • 批准号:
    2887602
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 45.98万
  • 项目类别:
    Studentship
Collaborative Research: CAS-SC: Development of Heavy Atom - Free Photocatalysts for Chemical Reactions
合作研究:CAS-SC:开发用于化学反应的无重原子光催化剂
  • 批准号:
    2247661
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 45.98万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了