Добавить новость
smi24.net
News in English
Март
2023

Pressure-Based Control Enables Tunable Singlet Fission Materials for Efficient Photoconversion

0

Applying hydrostatic pressure as an external stimulus, Tokyo Tech and Keio University researchers demonstrate a new way to regulate singlet fission (SF), a process in which two electrons are generated from a single photon, in chromophores, opening doors to the design of SF-based materials with enhanced (photo)energy conversion. Their method overrides the strict requirements that limit the molecular design of such materials by realizing an alternative control strategy.

Singlet fission (SF) is a process in which an organic chromophore (a molecule that absorbs light) in an excited singlet state transfers energy to a neighboring chromophore, resulting in two correlated triplet exciton pairs (pairs of bound electron-hole states, a "hole" signifying the absence of an electron) that decay to low energy triplet excitons. These excitons have long lifetimes and show efficient light emission, making SF promising for efficient light energy conversion.

However, the molecular design of SF-based materials is limited by the requirement that the energy of the excited singlet state must be at least equal to the energy of the two triplet states. One way to overcome this limit is by applying external stimuli, such as temperature or pressure, to manipulate the SF process.

Now, in a collaborative study published in the journal Chemical Science, Prof. Gaku Fukuhara of Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) and Prof. Taku Hasobe of Keio University in Japan demonstrate, for the first time, a hydrostatic pressure-based strategy for controlling the dynamics of the SF process, opening doors to the design and fabrication of novel, tunable SF-based materials.

"We demonstrated hydrostatic pressure-controlled formation and dissociation of correlated triplet pairs in SF by means of pressure-dependent UV/vis and fluorescence spectrometry along with fluorescence lifetime and nanosecond transient absorption measurements," explain Prof. Fukuhara and Prof. Hasobe.

In their study, the researchers used a biphenyl-bridged pentacene dimer as the model chromophore and tested its response for a range of hydrostatic pressures, from 0.1 MPa (atmospheric pressure) to 180 MPa, in three different solvents: toluene, methylcyclohexane and tetrahydrofuran.

Using a custom-built high pressure apparatus, the researchers measured the rate of exciton generation at different pressures by monitoring the fluorescence lifetime decay of the chromophore, which indicates how long the chromophore takes to emit a photon after the initial excitation. They found that the rate constant for the generation of correlated triplet exciton pairs increased with pressure, indicating that higher pressure leads to a faster SF process.

Using the technique of nanosecond transient absorption, the researchers then tracked the decay of the triplet excitons and found them to have shortened lifetimes under high pressure.

Based on quantum yield calculation and thermodynamic estimations, the researchers uncovered two mechanisms underlying the generating correlated pairs and individual excitons. In the case of the correlated exciton pairs, the SF process was driven by the solvation and desolvation of the molecule, leading to a more compact and thermodynamically stable exciton structure than the excited chromophore. In contrast, the individual excitons produced by the dissociation process were found to be thermodynamically bulkier, causing the solvent molecules to cluster around and deactivate them at high pressures.

With these findings, the researchers have shed light on the interactions between the different systems (pressure, solvent, chromophore, excitons) involved in the SF process, suggesting a suitable alternative to the conventional control strategy for SF.

"Our study provides a new perspective on the control of intramolecular SF using hydrostatic pressure as an external stimulus. This dynamic control concept could be extended to other SF scaffolds and relevant systems that are difficult to control in both ground and excited states," speculate Prof. Fukuhara and Prof. Hasobe.

We can certainly hope to see the application of SF-based materials in the design of efficient organic solar cells and photoconversion devices.

Reference

Authors :
Tomokazu Kinoshita1, Shunta Nakamura2, Makoto Harada1, Taku Hasobe2 and Gaku Fukuhara1
Title :
Control of intramolecular singlet fission in a pentacene dimer by hydrostatic pressure
Journal :
Chemical Science
DOI :
Affiliations :
1 Department of Chemistry, Tokyo Institute of Technology
2 Department of Chemistry, Faculty of Science and Technology, Keio University

* Corresponding authors’ emails: gaku@chem.titech.ac.jp (Gaku Fukuhara); hasobe@chem.keio.ac.jp (Taku Hasobe)

School of Science —Exploring the Truth and Creating Knowledge—
Information on School of Science inaugurated in April 2016

School of Science

Schools, Departments, and Institute for Liberal Arts

Further Information

Associate Professor Gaku Fukuhara

School of Science, Tokyo Institute of Technology

Email gaku@chem.titech.ac.jp

Contact

Public Relations Division, Tokyo Institute of Technology

Email media@jim.titech.ac.jp
Tel +81-3-5734-2975








Участники Первенства России по стрельбе из лука остановились в Marins Park Hotel Новосибирск

В Корпоративном университете «ЛокоТех» за первое полугодие 2025 года обучено более 2500 человек и создано 8 новых программ

Дочь Джонни Деппа опубликовала фото в прозрачном наряде

Как IT-решения улучшают здоровье женщин: технологии для будущих мам


Bob Arum Says One Current World Champion Beats Prime Floyd Mayweather: “He’s A Very Unique Talent”

Is eBay actually sexy again as the ecommerce old-timer’s stock surges to an all-time high?

The surprising reason fewer people are dying from extreme weather

The Federal Reserve’s power: Congress giveth and Congress can taketh away


В наличии у дилеров появился новый кроссовер Москвич

Фридрихсбургские ворота

Жительница Орловской области набросилась на гражданского мужа с арматурой

Перевозки металлопродукции, инструментов и комплектующих стали чаще заказывать при выборе межтерминальной доставки – «Деловые Линии»


If you'd like to see Meta's AI gunk purged from WhatsApp, a new antitrust investigation in Italy might just do the trick

The next survival game from the developers of Green Hell plops you on an alien planet with atmospheric firestorms and a horde of giant spiders

Girl Rescue 1.0.3.3

Разработчики The Seven Deadly Sins: Origin ответили на частые вопросы игроков



Карпин о «Динамо»: «У нас нехватка кадров, так скажем. Говорить про “довольны”, “недовольны” — мне надо командой заниматься. А трансферная кампания — прерогатива клуба. Кто&nbs

Кабинет Артиста.

Москва превратится в Таиланд. Климатолог Клименко сделал прогноз на 10 лет

Сахар на вес золота: как изобретение инсулина изменило медицину


Сергей Собянин: Три новых спортивных кластера появятся в районах Москвы

Прокуратура Москвы: в пруду в Вешняках утонул 17-летний подросток

Москва превратится в Таиланд. Климатолог Клименко сделал прогноз на 10 лет

В Корпоративном университете «ЛокоТех» за первое полугодие 2025 года обучено более 2500 человек и создано 8 новых программ


«Золотая сотка». Где в Крыму самые дорогие земельные участки?

«Пул Первого»: Лукашенко завершил рабочий визит в Россию

Главу диаспоры вернули из розыска // Лидер уральских азербайджанцев задержан по двум делам сразу

Монолит подземной части корпуса для начальных классов возводят в Очаково-Матвеевском


Карен Хачанов пробился в четвертьфинал турнира ATP в Торонто

Новак Джокович вошел в число инвесторов футбольного клуба

У пауэрлифтера из Австралии Османа полилась кровь из глаз

Рахимова уступила Свитолиной во втором круге турнира WTA в Монреале


Туристка из Йошкар-Олы погибла в Дербенте от ветки старого платана у Джума-мечети

Монолит подземной части корпуса для начальных классов возводят в Очаково-Матвеевском

Главу диаспоры вернули из розыска // Лидер уральских азербайджанцев задержан по двум делам сразу

В России любят Volkswagen Passat, Toyota Corolla и Toyota Carina: это самые популярные автомобили старше 30 лет у россиян


Музыкальные новости

Игорь Бутман планирует большой тур по стране в 2026 году

Фанаты устроили давку на концерте Дженнифер Лопес в Египте

Дальний Восток снова встречает детский благотворительный фестиваль «Добрая волна»

Цискаридзе показал редкое фото Алины Кабаевой


Карпин о «Динамо»: «У нас нехватка кадров, так скажем. Говорить про “довольны”, “недовольны” — мне надо командой заниматься. А трансферная кампания — прерогатива клуба. Кто&nbs

Москва лидирует по числу миллионеров: 28 тысяч получают свыше 1 млн рублей

Сахар на вес золота: как изобретение инсулина изменило медицину

Алгоритмы Яндекс Музыки. Алгоритмы продвижения в Яндекс Музыка.


Спорткар на воде: сборная Тульская области по гребле выступила на мини-Олимпиаде

Карпин о «Динамо»: «У нас нехватка кадров, так скажем. Говорить про “довольны”, “недовольны” — мне надо командой заниматься. А трансферная кампания — прерогатива клуба. Кто&nbs

Более 20 рейсов задержали в аэропорту Шереметьево из-за грозы

Алгоритмы Яндекс Музыки. Алгоритмы продвижения в Яндекс Музыка.


ДТП на юго-востоке Москвы: пострадали четыре человека, включая пешеходов

Автопробег в Финляндии поддержал инициативу открытия границы с Россией

Собянин: Открыт пешеходный переход через МЦД-2 между Щербинкой и Остафьевом

В результате ДТП на Волгоградском проспекте в Москве пострадали шесть человек


Путин заявил о высокой популярности скоростных железных дорог среди россиян

Путин отметил, что железнодорожники успешно обеспечивают снабжение вооруженных сил

Путин рассказал о развитии железнодорожной отрасли России

Путин анонсировал скоростную трассу Москва-Петербург к 2028 году


Руководитель РФПИ охарактеризовал переписку фон дер Ляйен с Pfizer как позорный инцидент

Исследование показывает зависимость между темпами развития COVID-19 и уровнем смертности



«Такие жирные». У мужчины обнаружили страшное заболевание из-за ресторанов

Букин поделился причинами, почему он не придерживается диеты

Ученые выяснили, какие болезни погубили войска Наполеона в 1812 году

Сахар на вес золота: как изобретение инсулина изменило медицину


В Киеве показательно вскрыли «гнездо» коррупции: Зеленский устроил целый политический театр


Карпин о «Динамо»: «У нас нехватка кадров, так скажем. Говорить про “довольны”, “недовольны” — мне надо командой заниматься. А трансферная кампания — прерогатива клуба. Кто&nbs

Галактионов подвел итог игры с "Нижним Новгородом"

Теннисистка Ярослава Барташевич: Спорт полностью меняет характер

Спорткар на воде: сборная Тульская области по гребле выступила на мини-Олимпиаде



Собянин: Количество цветников в Москве с 2010 года увеличено почти в 2,5 раза

Собянин: 9 и 10 августа Москва отметит День физкультурника

Сергей Собянин. Главное за день

Сергей Собянин открыл просторный переход между станциями Щербинка и Остафьево


Конец истории: тополиный пух может навсегда исчезнуть из Москвы

Ликсутов сообщил об открытии велопроката на территории ОЭЗ «Технополис Москва»

Московский зоопарк ищет неродственную "невесту" для манула Тимоши

В Грозном планируют возвести предприятие по переработке отходов


Туристка из Йошкар-Олы погибла в Дербенте от ветки старого платана у Джума-мечети

WP: Запад разочарован из-за неэффективности санкций против России

Константин Мельников родился в доме Николая Бенуа

Монолит подземной части корпуса для начальных классов возводят в Очаково-Матвеевском


В администрации муниципального образования «Городской округ «Город Нарьян-Мар» выявлены нарушения законодательства о противодействии коррупции

Институт развития Интернета поддержал мультимедийный просветительский проект холдинга «ЕвроМедиа» о героях и событиях, которые сформировали образ Русского Севера и продолжают вдохновлять поколения

Бизнесмен из Подмосковья пытался испортить деньгами честного нарьянмарца

Аномальная жара: До +41 °С в Чечне и Ингушетии, +30 °С в Карелии и Архангельске


В пути следования задерживаются поезда «Таврия», сообщили в пресс-службе компании-перевозчика "Гранд Сервис Экспресс"

Задержка поездов в Крым и из Крыма – актуальные данные

Задержка поездов в Крым и из Крыма: свежие данные

Цены на новостройки в июле 2025 года: Севастополь лидирует, Симферополь чуть отстаёт


Тульский "Арсенал" одержал первую победу в новом сезоне Первой лиги

В России любят Volkswagen Passat, Toyota Corolla и Toyota Carina: это самые популярные автомобили старше 30 лет у россиян

"Реалии сегодняшнего дня напоминают мне "нулевые"": Наталья Белкова об эволюции российского PR

В Оренбурге на час задержан рейс в Москву














СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *