تم توحيد خلية شمسية حساسة للصبغة بواسطة RTILs. باستخدام الإمكانات التجريبية المحسنة ، تم تطبيق محاكاة الديناميكيات الجزيئية لحساب الخصائص الاهتزازية. تمت مقارنة الأطياف الاهتزازية التي تم الحصول عليها مع التجارب والديناميات الجزيئية ab initio؛ مختلف الأطياف المحتملة التجريبية تبين كيف الجزئي تهمة تهمة المعلمة من السائل الأيوني يؤثر على التنبؤ الأطياف الاهتزازية.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
الأطياف الاهتزازية من N719-Chromophore/Titania واجهة من المحاكاة التجريبية المحتملة الجزيئية الديناميكية، سولفاتيد بواسطة سائل أيوني درجة حرارة الغرفة
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
إن التنبؤ الدقيق بالمحاكاة الجزيئية للأطياف الاهتزازية، وغيرها من الخصائص الهيكلية والنشطة والطيفية، لأسطح أكسيد المعادن النشطة بالصور في ملامسة الأصباغ الممتصة للضوء هو تحدٍ شائك وبعيد المنال مستمر في الكيمياء الفيزيائية. مع وضع هذا في الاعتبار، تم تنفيذ محاكاة الديناميكيات الجزيئية (MD) باستخدام إمكانات تجريبية محسنة لخلية شمسية ذات حساسية صبغية ذات تمثيل جيد ونموذجي (DSC) من قبل سائل أيوني درجة حرارة الغرفة (RTIL) الذي تمت دراسته على نطاق واسع ، تحت ستار [bmim]+[NTf2]- RTIL solvating a N719-sensitizing dyeored على 101 anatase-titania. في القيام بذلك ، تم جمع رؤى مهمة في كيفية استخدام RTIL كقبل ثقب كهربائي تعدل الخصائص الديناميكية والذبذبات لصبغN719 ، مقدرًا الأطياف لواجهة DSC النشطة بالصور عبر تحويل فورييه لوظائف الارتباط التلقائي للسرعة المرجحة من MD. وقورنت الأطياف الاهتزازية المكتسبة بأطياف التجربة وتلك التي أخذت عينات منها من ديناميات جزيئية AB initio (AIMD)؛ على وجه الخصوص ، فإن مختلف الأطياف التجريبية المحتملة الناتجة عن MD توفر نظرة ثاقبة حول كيفية تحديد التكلفة الجزئية للسائل الأيوني الذي يؤثر على التنبؤ بالأطياف الاهتزازية. على أي حال ، تم تركيب دقيق للنماذج التجريبية للقوة الميدان ليكون أداة فعالة في التعامل مع خصائص الاهتزاز DSC ، عندما يتم التحقق من صحتها من قبل AIMD وتجربة.
المقدمة
في الخلايا الشمسية الحساسة للصبغ (DSCs) ، يتم سد فجوة النطاق البصري لأشباه الموصلات عن طريق صبغة تمتص الضوء أو حساسة. تتطلب DSCs إعادة شحن مستمرة: لذلك ، فإن المنحل بالكهرباء الأكسدة ضروري لتعزيز هذا العرض المستمر من الشحن (عادة في شكل I-/ I3 -، في مذيب عضوي). وهذا يسهل مرور الثقوب من صبغة التوعية إلى المنحل بالكهرباء، مع حقن الإلكترونات الصورة متحمس في الركيزة أكسيد المعادن تمر عبر إلى دائرة خارجية، مع إعادة تركيب في نهاية المطاف تجري في الكاثود1. وهناك جانب حاسم يدعم النظرة الإيجابية لـ DSCs لمجموعة واسعة من تطبيقات العالم الحقيقي ينبع من تصنيعها المباشر، دون الحاجة إلى مواد خام عالية النقاء؛ هذا هو في تناقض صارخ مع ارتف....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
1. تنفيذ محاكاة MD باستخدام DL_POLY
- بناء بنية DSC-systems الأولية للامتصاص N719-dyebed إلى سطح anatase-titania (101) الذي تم امتصاصه بواسطة [bmim]+[NTf2]- مأخوذ من العمل السابق12،13. رسم الهيكل المطلوب باستخدام برنامج VESTA.
- اختر N719 cis-di (thiocyanato)-bis (2,2'-bipyridl-4-carboxylate-4'-carboxylic acid)-الروثينيوم (II) للحساسية مع عدم وجود عدادات وضمان وجود بروتونين ملتصقين بالسطح لتوفير حياد الشحن الشامل للنظام.
ملاحظة: في الواقع، في الدراسات المتعمقة التي أجراها دي أنجيليس وآخرون قد وضعت هذا لتشكل تمثيلا واقعيا من N719 ممنتمين إلى anatase-titania21
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
الخصائص الهيكلية للزخارف الملزمة
يتم تصوير الزخارف الملزمة التمثيلية لمجموعات الشحن الجزئي الأربعة المختلفة في الشكل 2، بعد 15 ملاحظة من MD. في الشكل 2أ، بالنسبة للشحنات المشتقة من الأدب (أعلاه) ، يمكن ملاحظة أن هناك تفاعلًا بارزًا بين الهيدروجين والترابط مع بروتون سطحي. من التحليلات الدقيقة للمسار ، وروابط الهيدروجين هي في معظمها سطح البروتون ملزمة في حين أن ثلاث مجموعات أخرى (AIMD المستمدة)<.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
تقنيات المحاكاة ab initio مكلفة لأداء وبالتالي لأداء المحاكاة على جداول زمنية أطول بكثير يتطلب استخدام forcefields التجريبية لبعض على الأقل من نظام DSC. وتحقيقا لهذه الغاية، تم إنشاء نموذج ذرة مكافئمن [bmim]+[NTf2]- واجهة سولفاتيد، وذلك باستخدام التجريبية، الكلاسيكية محاكاة forcefield لMD. تم نمذجة anatase باستخدام حقل القوة Matsui-Akaogi (MA) ، في حين تم التعامل مع هيكل الصبغة باستخدام معلمات OPLS. وبالنسبة لـ RTIL، تم استخدام أربعة حقول قوة مختلفة لتحديد أهمية شحنة RTIL على ديناميكيات الاهتزازات ف.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
وليس لدى صاحبي البلاغ ما يكشفان عنه.
شكر وتقدير
يشكر المؤلفون البروفيسور ديفيد كوكر على المناقشات المفيدة ومؤسسة العلوم في أيرلندا (SFI) لتوفير موارد الحوسبة عالية الأداء. وقد تم دعم هذا البحث من قبل خطة التمويل الثنائية SFI-NSFC (رقم المنحة SFI/17/NSFC/5229)، وكذلك برنامج البحوث في مؤسسات المستوى الثالث (PRTLI) الدورة 5، بتمويل مشترك من صندوق التنمية الإقليمي ة الأوروبي.
....الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| كانت هذه محاكاة جزيئية ، لذلك لم يتم استخدام أي معدات تجريبية. | |||
| كان اسم البرنامج DL-POLY (الإصدار "الكلاسيكي" منه متاح بموجب ترخيص GnuPublic ، عبر sourceforge) |
المراجع
- Ohno, H. Electrochemical aspects of ionic liquids. , John Wiley & Sons. (2011).
- Tefashe, U. M., Nonomura, K., Vlachopoulos, N., Hagfeldt, A., Wittstock, G. Effect of Cation on Dye Regeneration Kinetics of ....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
