Advances in Pharmacoepidemiology and Drug Safety

Abstrait

Matériaux à base de couches minces organométalliques supportées en surface Hétérojonctions pour la conversion ascendante par annihilation de triplet

Shargeel Ahmad

Introduction:

Il est très important de trouver de nouveaux matériaux pour les technologies de conversion de l'énergie solaire qui nous aideraient à économiser de l'énergie pour la génération future. Exploiter l'idée de la conversion ascendante par annihilation de triplet (TTA UC) nécessite un matériau hybride intelligent surmontant la distance requise pour un transfert d'énergie de triplet (TEnT) fluide et efficace. Cependant, le processus TTA UC est l'une des meilleures méthodologies de décalage de longueur d'onde dans laquelle les deux photons de faible énergie (hu1) ayant une longueur d'onde élevée sont absorbés et transformés en un photon de haute énergie (hu2) avec une faible longueur d'onde via un mécanisme de transfert d'énergie de type Dexter. Dans notre démonstration précédente, nous avons rapporté le transfert d'énergie de triplet entre PtOEP (PtOEP = Pt(II) octaéthylporphine) comme sensibilisateur et Zn-pérylène SURMOF comme accepteur dans une solution d'acétonitrile[5] en créant une interface solide-liquide et des modifications de surface. Ici, nous allons mettre en avant une nouvelle idée d'utilisation d'une interface solide-solide en créant une hétérojonction SURMOF-SURMOF pour étudier le TTA UC.

Le TTA UC a été étudié à l'aide de divers matériaux pour améliorer les exigences contemporaines de l'énergie solaire. De plus, des efforts notables ont été faits pour utiliser les matériaux modernes de structures organométalliques ancrées en surface (SURMOF) dans la séparation des gaz, l'électronique, la réduction du CO2, la séparation de l'eau, le photovoltaïque et, plus récemment, dans le système TTA-UC en raison de son orientation de croissance contrôlée, de sa taille de pores réglable et de sa cristallinité la plus élevée. De plus, des études antérieures ont montré que l'orientation aléatoire du photosensibilisateur dissous dans la solution pouvait également entraver le transfert d'énergie triplet dans la cellule photoélectrochimique.

Stratégies expérimentales :

Préparation des supports

Les substrats en verre de quartz / verre FTO (SOLARONIX, Suisse) ont été nettoyés dans l'acétone pendant environ dix minutes dans un bain à ultrasons puis ceux-ci sont traités au plasma sous O2 pendant près de trente minutes pour générer une surface avec -OH (groupes hydroxyles). Ces substrats nettoyés ont été utilisés instantanément pour faire pousser SURMOF.

Préparation du SURMOF Zn-pérylène

La technique d'épitaxie en phase liquide est utilisée pour la préparation des SURMOF Zn-Pérylène sur des substrats FTO/verre de quartz. Nous avons préparé une solution éthanolique d'acétate de zinc concentrée (1 mM). Sur le FTO nettoyé, nous l'avons pulvérisé pendant 5 s. Après 30 s d'attente, une solution éthanolique d'acide 3,9 pérylène dicarboxylique a été pulvérisée (concentration : 20-40 M ; temps de pulvérisation : 20 s, temps d'attente : 30 s). Ce procédé de pulvérisation alternatif d'acétate de Zn comme liant métallique et d'acide 3,9 pérylène dicarboxylique comme liant organique a favorisé la formation d'un film mince de structure organométallique hautement cristallin et plus de détails peuvent être trouvés quelque part dans la littérature.

Préparation de la Zn-porphyrine SURMOF et de son hétérojonction

Français Des SURMOF de métalloporphyrine de Zn (II) ont été fabriqués en utilisant un système de pulvérisation automatisé à haut débit bien établi. En bref, une concentration de 20 mM de métalloporphyrines de Zn (II) dans l'éthanol (temps de pulvérisation : 25 s, temps d'attente : 35 s) et une concentration de 1 mM d'acétate de zinc dans l'éthanol (temps de pulvérisation : 15 s, temps d'attente : 35 s) ont été pulvérisées une par une sur les substrats FTO / verre de quartz couche par couche en utilisant N2 comme gaz vecteur (0,2 mbar). Entre les deux, de l'éthanol pur a été utilisé pour le rinçage afin d'éliminer les espèces n'ayant pas réagi de la surface (temps de rinçage : 5 s). L'épaisseur de l'échantillon a été contrôlée par le nombre de cycles de dépôt. De plus, l'hétérojonction SURMOF-SURMOF a été formée en faisant croître d'abord 20 cycles de SURMOF Zn-pérylène, puis en ajoutant 20 cycles supplémentaires de SURMOF Zn(II) métalloporphyrine pour former des hétérojonctions. De plus, la formation d'hétérojonction est décrite dans la littérature.

Configuration de conversion ascendante par annihilation triplet-triplet (TTA UC)

Tout d'abord, 40 mg/ml de PMMA (polyméthyl (méthacrylate)) ont été préparés dans la solution d'acétonitrile. Ensuite, le matériau de film mince MOF préparé composé de FTO/verre de quartz-Zn-pérylène SURMOF+Zn-porphyrine SURMOF a été immergé dans la solution d'acétonitrile bien mélangée de PMMA qui a été dégazée avec du N2 pendant une demi-heure. L'hétérostructure a été caractérisée pour la conversion ascendante d'annihilation de triplet en triplet à l'aide d'une source de lumière laser.

Résultats et discussions

L'analyse comparative du spectre ultraviolet-visible (UV-vis) du SURMOF Zn-pérylène, du SURMOF Zn-porphysine et de l'hétérojonction Zn-pérylène-Zn-porphyrine est présentée dans la Figure 3. Le spectre UV-vis du SURMOF Zn-pérylène seul varie de 358 nm à 470 nm (en marron) et est également comparé à la solution d'acides dicarboxyliques pérylène libres[11] indiquant un décalage vers le bleu dans l'échantillon de film mince MOF. L'UV-vis de la Zn-porphyrine montre une bande Sorret à 440 nm et deux bandes Q entre 530 nm et 614 nm. La molécule de tétraphénylpophyrine Zn (II) présente deux bandes Q qui sont différentes de la porphyrine de base libre générant quatre bandes Q car la coordination des ions Zinc+2 avec la molécule de porphyrine modifie la symétrie de l'ancienne molécule. La visibilité UV combinée de l'hétérostructure SURMOF Zn-pérylène et SURMOF Zn-porphyrine chevauche toutes les bandes des deux films minces MOF présentés dans la figure 3 (rouge). La fusion de toutes les bandes dans l'hétérostructure SURMOF est très importante pour une absorption efficace de la lumière verte et sa conversion en lumière bleue.

Conclusion et signification : Les matériaux intelligents et hybrides à base de film mince MOF peuvent être utilisés pour améliorer la conversion d'énergie par annihilation de triplet. Le matériau hybride étudié peut être utilisé pour les futurs dispositifs de conversion d'énergie. Le point de vue est qu'un prototype de dispositif de cellule solaire à colorant peut être fabriqué avec un film mince MOF hautement cristallin. De plus, il a été démontré que le photocourant peut être considérablement amélioré en surmontant la distance plus longue qui peut finalement dépasser la limite de Shockley-Queisser.