Triplet Energy Transfer in Photon Upconversion and Photoswitching
Isokuortti, Jussi (2022)
Isokuortti, Jussi
Tampere University
2022
Tekniikan ja luonnontieteiden tohtoriohjelma - Doctoral Programme in Engineering and Natural Sciences
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Väitöspäivä
2022-06-10
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-03-2464-3
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-03-2464-3
Tiivistelmä
Virittyneitä triplettitiloja hyödyntäviä valokäyttöisiä prosesseja voidaan käyttää lukuisilla tieteen ja teknologian aloilla esimerkiksi kestävämpien valmistusmenetelmien ja synteesien, tehokkaamman aurinkoenergian tuotannon, turvallisempien ja tehokkaampien hoitomuotojen, herkempien anturien ja kuvantamisen sekä vakaampien kvanttibittien aikaansaamiseksi. Triplettitilojen alkuperien ja kohtaloiden käsittäminen on siten perustavanlaatuista tietoa näiden saavutusten toteuttamiseksi. Tämä vaatii tietämystä triplettienergian siirrosta, joka on olennainen osa monia näitä prosesseja.
Tässä väitöskirjassa tarkastellaan triplettienergian siirtoa erityisesti triplettifuusioon perustuvan valon ylöskonversion ja valokytkemisen yhteydessä. Valon ylöskonversio triplettifuusiolla perustuu valon energian keräämiseen metastabiileihin triplettitiloihin, jotka voivat fuusioitua muodostaen korkeamman energian virittyneitä singlettitiloja. Triplettienergian siirto on siis erottamaton osa triplettifuusioon perustuvaa ylöskonversiota. Valokytkeminen tai valoisomerointi tarkoittaa molekyylien rakenteen ja siten niiden ominaisuuksien ohjaamista valolla. Joidenkin valokytkinten, kuten tässä väitöskirjassa käytettyjen atsobentseenien, isomerointi voidaan suorittaa triplettienergian siirron avulla.
Virittyneiden triplettitilojen määritelmän, muodostamisen ja yleisten ominaisuuksien sekä triplettienergian siirron mekanismin esittelyn jälkeen väitöskirjassa keskitytään triplettienergian siirtoon valon ylöskonversio- ja valokytkentäjärjestelmissä. Tämä käsittää osallistuvien molekyylien, valoherkistäjien ja akseptorien, ominaisuuksien tutkimista ja miten ne vaikuttavat näiden järjestelmien suorituskykyyn, mikä mahdollistaa selkeiden suunnitteluohjeiden muodostelun. Erityisesti huomioidaan näiden ominaisuuksien vuorovaikutukset ja sen seuraukset triplettienergian siirron termodynamiikkaan ja kinetiikkaan. Yleisesti tehokas triplettienergian siirto varmistetaan käyttämällä valoherkistimiä ja akseptoreja, joiden välillä on suuri eksoterminen energiaväli. Tässä väitöskirjassa tutkitaan järjestelmiä, joiden energiaväli on pieni tai jopa endoterminen, miten tällaisesta järjestelmästä tehdään tehokas ja avataan niiden mahdollistamia uusia näkymiä. Väitöskirja syventää tietoa triplettienergian siirrosta ja sen hallinnasta valon ylöskonversiossa ja valokytkemisessä, mikä viitoittaa niiden käyttöönottoa käytännön sovelluksissa.
Tässä väitöskirjassa tarkastellaan triplettienergian siirtoa erityisesti triplettifuusioon perustuvan valon ylöskonversion ja valokytkemisen yhteydessä. Valon ylöskonversio triplettifuusiolla perustuu valon energian keräämiseen metastabiileihin triplettitiloihin, jotka voivat fuusioitua muodostaen korkeamman energian virittyneitä singlettitiloja. Triplettienergian siirto on siis erottamaton osa triplettifuusioon perustuvaa ylöskonversiota. Valokytkeminen tai valoisomerointi tarkoittaa molekyylien rakenteen ja siten niiden ominaisuuksien ohjaamista valolla. Joidenkin valokytkinten, kuten tässä väitöskirjassa käytettyjen atsobentseenien, isomerointi voidaan suorittaa triplettienergian siirron avulla.
Virittyneiden triplettitilojen määritelmän, muodostamisen ja yleisten ominaisuuksien sekä triplettienergian siirron mekanismin esittelyn jälkeen väitöskirjassa keskitytään triplettienergian siirtoon valon ylöskonversio- ja valokytkentäjärjestelmissä. Tämä käsittää osallistuvien molekyylien, valoherkistäjien ja akseptorien, ominaisuuksien tutkimista ja miten ne vaikuttavat näiden järjestelmien suorituskykyyn, mikä mahdollistaa selkeiden suunnitteluohjeiden muodostelun. Erityisesti huomioidaan näiden ominaisuuksien vuorovaikutukset ja sen seuraukset triplettienergian siirron termodynamiikkaan ja kinetiikkaan. Yleisesti tehokas triplettienergian siirto varmistetaan käyttämällä valoherkistimiä ja akseptoreja, joiden välillä on suuri eksoterminen energiaväli. Tässä väitöskirjassa tutkitaan järjestelmiä, joiden energiaväli on pieni tai jopa endoterminen, miten tällaisesta järjestelmästä tehdään tehokas ja avataan niiden mahdollistamia uusia näkymiä. Väitöskirja syventää tietoa triplettienergian siirrosta ja sen hallinnasta valon ylöskonversiossa ja valokytkemisessä, mikä viitoittaa niiden käyttöönottoa käytännön sovelluksissa.
Kokoelmat
- Väitöskirjat [4773]