Photoinduced charge carrier dynamics of Zn-porphyrin-TiO2 electrodes: The key role of charge recombination for solar cell performance.

Time resolved absorption spectroscopy has been used to study photoinduced electron injection and charge recombination in Zn-porphyrin sensitized nanostructured TiO2 electrodes. The electron transfer dynamics is correlated to the performance of dye sensitized solar cells based on the same electrodes. We find that the dye/semiconductor binding can be described with a heterogeneous geometry where the Zn-porphyrin molecules are attached to the TiO2 surface with a distribution of tilt angles. The binding angle determines the porphyrin semiconductor electron transfer distance and charge transfer Occurs through space, rather than through lie bridge connecting the porphyrin to the surface. For short sensitization times, (1 h), there is a direct correlation between solar cell efficiency and amplitude Of the kinetic component due to long-lived conduction band electrons, once variations in light harvesting (surface coverage) have been taken into account Long sensitization time (12 h) results in decreased solar cell efficiency because of decreased efficiency of electron injection

Excited‐State Topology Modifications of the Dihydroazulene Photoswitch Through Aromaticity

The gain and loss of aromaticity plays a key role in organic chemistry and in the prediction of rate‐determining steps. Herein, we explore the concept of aromaticity in photoisomerization reactions. Benzannulated derivatives of the dihydroazulene‐vinylheptafulvene (DHA‐VHF) photoswitch were investigated using transient absorption spectroscopy and time‐dependent density functional theory to elucidate the effect of built‐in aromaticity on the switching properties. We found that benzannulation hampered the switching ability by enhancing an already existing barrier on the excited state surface. This enhancement was found to arise from a significant loss of aromaticity in the DHA‐to‐VHF transition state on the excited state potential energy surface. The VHF was found to be highly aromatic on the excited state surface, showing a reversal of aromaticity compared to the ground state. The barrier was found to be dependent on the position of benzannulation, since one derivative was found to switch as fast as the non‐benzannulated molecule although with lower efficiency, whereas another derivative completely lost the ability to undergo reversible photoswitching. The findings herein provide novel principles for the design of molecular photoswitches, shedding new light on excited state aromaticity, as previous discussions have mainly considered excited state aromaticity to be beneficial to switching. Our findings show that this view must be reconsidered

Watching the dynamics of electrons and atoms at work in solar energy conversion.

The photochemical reactions performed by supramolecular transition metal complexes have been identified as viable routes towards conversion and strorage of solar energy into other forms that can be conveniently used in our everyday applications. In order to develop efficient materials, it is necessary to identify, characterize and optimize the elementary steps of the entire process. To this end, we have studied the photoinduced electronic and structural dynamics in two heterobimetallic ruthenium-cobalt complexes, which belong to the large family of donor-bridge-acceptor supramolecular complexes. Using a combination of ultrafast optical and X-ray absorption spectroscopies, we can clock the light-driven electron transfer processes with element and spin sensitivity. In addition, the changes in local structure around the metal centers are monitored. These experiments show that the nature of the molecular bridge connecting the two metal centers is decisive in controlling the forward and backward electron transfer rates, a result supported by quantum chemistry calculations. Some implications for further improving bridged sensitizer-catalysts utilizing the presented methodology are outlined

Nejnovější pokroky v mechanických vlastnostech biopolymerních kompozitů: přehled

V posledních letech získávají biopolymery velkou pozornost s perspektivou vývoje vysoce výkonných biokompozitů s nízkým dopadem na životní prostředí díky jejich jedinečným a užitečným vlastnostem, jako je hojná dostupnost, obnovitelnost, ekologičnost a nízká hmotnost. Očekává se, že biopolymerní kompozity nahradí mnoho konvenčních materiálů v optických, biologických a inženýrských aplikacích, protože investice a výzkum těchto materiálů se podstatně zvýší. Požadovaných vlastností biopolymerních kompozitů lze dosáhnout smícháním vhodného biopolymeru s vhodnými aditivy, což připravuje cestu pro interakci polymer-plnivo. Podle potřeb aplikace lze upravit různé parametry, jako je chemické složení, kinetika rozkladu a mechanické vlastnosti biopolymerních kompozitů. Interakční interakce mezi biopolymerem a nanofillerem mají významný vliv na mechanické vlastnosti biopolymerních kompozitů. Tento přehled je zaměřen na nejnovější pokroky v mechanických vlastnostech různých biopolymerních kompozitů. V první části tohoto přehledu byly diskutovány neznámé techniky mechanické charakterizace, jako je únavový test, nanoindentace a nedestruktivní testování biopolymerních kompozitů. V pozdější části byly diskutovány různé populární techniky zpracování biokompozitní výroby. Kromě toho bylo v závěrečné části popsáno několik výzev spojených se zpracováním a mechanickou výkonností biopolymerních kompozitů. Tento přehled je zaměřen na nejnovější pokroky v mechanických vlastnostech různých biopolymerních kompozitů. V první části tohoto přehledu byly diskutovány neznámé techniky mechanické charakterizace, jako je únavový test, nanoindentace a nedestruktivní testování biopolymerních kompozitů. V pozdější části byly diskutovány různé populární techniky zpracování biokompozitní výroby. Kromě toho bylo v závěrečné části popsáno několik výzev spojených se zpracováním a mechanickou výkonností biopolymerních kompozitů. Tento přehled je zaměřen na nejnovější pokroky v mechanických vlastnostech různých biopolymerních kompozitů. V první části tohoto přehledu byly diskutovány neznámé techniky mechanické charakterizace, jako je únavový test, nanoindentace a nedestruktivní testování biopolymerních kompozitů. V pozdější části byly diskutovány různé populární techniky zpracování biokompozitní výroby. Kromě toho bylo v závěrečné části popsáno několik výzev spojených se zpracováním a mechanickou výkonností biopolymerních kompozitů. Diskutovalo se o nanoindentaci a nedestruktivním testování biopolymerních kompozitů. V pozdější části byly diskutovány různé populární techniky zpracování biokompozitní výroby. Kromě toho bylo v závěrečné části popsáno několik výzev spojených se zpracováním a mechanickou výkonností biopolymerních kompozitů. Diskutovalo se o nanoindentaci a nedestruktivním testování biopolymerních kompozitů. V pozdější části byly diskutovány různé populární techniky zpracování biokompozitní výroby. Kromě toho bylo v závěrečné části popsáno několik výzev spojených se zpracováním a mechanickou výkonností biopolymerních kompozitů.In recent years, biopolymers are getting wide attention with the perspective of developing high-performance biocomposites with low environmental impact owing to their unique and useful features such as abundant availability, renewability, ecofriendliness and lightweight. Biopolymer composites are expected to replace many conventional materials in optical, biological, and engineering applications as the investment and research on these materials increase substantially. The desired properties of biopolymer composites can be achieved by blending an appropriate biopolymer with suitable additives, which pave the way for polymer-filler interaction. A variety of parameters such as chemical composition, degradation kinetics and mechanical properties of biopolymer composites can be tailored according to the application needs. The interfacial interactions between the biopolymer and the nanofiller have a significant effect on the mechanical properties of biopolymer composites. The present review is focused on the recent advances in the mechanical properties of various biopolymer composites. In the first part of this review, the unfamiliar mechanical characterization techniques such as fatigue test, nanoindentation and nondestructive testing of biopolymer composites have been discussed. In the later part, the various popular processing techniques of biocomposite fabrication have been discussed. In addition, in the conclusion section, few challenges associated with the processing and mechanical performance of biopolymer composites have been describe

Explaining the Temperature Dependence of Spirilloxanthin’s S* Signal by an Inhomogeneous Ground State Model

We investigate the nature of the S* excited state in carotenoids by performing a series of pump–probe experiments with sub-20 fs time resolution on spirilloxanthin in a polymethyl-methacrylate matrix varying the sample temperature. Following photoexcitation, we observe sub-200 fs internal conversion of the bright S2 state into the lower-lying S1 and S* states, which in turn relax to the ground state on a picosecond time scale. Upon cooling down the sample to 77 K, we observe a systematic decrease of the S*/S1 ratio. This result can be explained by assuming two thermally populated ground state isomers. The higher lying one generates the S* state, which can then be effectively frozen out by cooling. These findings are supported by quantum chemical modeling and provide strong evidence for the existence and importance of ground state isomers in the photophysics of carotenoids