Espectros vibratorios de una interfaz N719-Chromophore/Titania de la simulación molecular-dinámica empírica-potencial, Solvada por un líquido iónico de temperatura ambiente

Resumen

Una célula solar con tinte sensitizada fue solvada por los RTIL; utilizando potenciales empíricos optimizados, se aplicó una simulación de dinámica molecular para calcular las propiedades vibratorias. Los espectros vibratorios obtenidos se compararon con la dinámica molecular del experimento y del ab initio; varios espectros de potencial esférico muestran cómo la parametrización de carga parcial del líquido iónico afecta la predicción de espectros vibratorios.

Resumen

La predicción precisa de la simulación molecular de espectros vibratorios, y otras características estructurales, energéticas y espectrales, de superficies fotoactivas de óxido metálico en contacto con colorantes absorbentes de luz es un desafío espinoso y esquivista continuo en la química física. Con esto en mente, una simulación de dinámica molecular (MD) se realizó mediante el uso de potenciales empíricos optimizados para una célula solar bien representativa y prototípica sensibilizada por tinte (DSC) solvada por un líquido iónico a temperatura ambiente ampliamente estudiado (RTIL), con la apariencia de un [bmim] + [NTf2] - RTIL solvado de un líquido iónico a temperatura ambiente ampliamente estudiado (RTIL), con la apariencia de un [bmim]⁺[NTf2]^- RTIL solvado un bicoloro sensibilizante N719-sensibilizante adsorbedor en 101 anacamiento. Al hacerlo, se recogieron ideas importantes sobre cómo el uso de un RTIL como el aceptador de agujero electrolítico modula las propiedades dinámicas y vibratorias de un tinte N719, estimando los espectros para la interfaz fotoactiva DSC a través de la transformación Fourier de las funciones de autocorrelación de velocidad ponderada en masa de MD. Los espectros vibratorios adquiridos se compararon con los espectros del experimento y los muestreados a partir de la dinámica molecular ab initio (AIMD); en particular, varios espectros de potencial empírico generados a partir de MD proporcionan información sobre cómo la parametrización de carga parcial del líquido iónico afecta la predicción de espectros vibratorios. En cualquier caso, se ha demostrado que el ajuste cuidadoso de los modelos de campo de fuerza empírica es una herramienta eficaz en el manejo de las propiedades vibratorias de DSC, cuando es validado por AIMD y un experimento.

Introducción

En las células solares sensibilizadas con tinte (SCC), la brecha de banda óptica de semiconductores se ve puenteada por un tinte que absorbe la luz o sensibiliza. Los SCC requieren una recarga continua: por lo tanto, un electrolito redox es esencial para fomentar este suministro constante de carga (normalmente en forma de I^-/I^3-, en un disolvente orgánico). Esto facilita el paso de agujeros desde el tinte sensibilizante hasta el electrolito, con electrones fotoexcitados inyectados en el sustrato de óxido metálico pasando a través de un circuito externo, con una eventual recombinación teniendo lugar en el cátodo^1. Un aspect....

Protocolo

1. Realizar simulación MD utilizando DL_POLY

1. Construir la estructura inicial de los sistemas DSC del n719-dye adsorbido a una superficie anatase-titania (101) solvado por [bmim]+[NTf2]^- tomado de trabajos anteriores^12,13. Dibuje la estructura requerida utilizando el software VESTA.
2. Elija el n719 cis-di(thiocyanato)-bis (2,2'-bipyridl-4-carboxilate-4'-ácido carboxílico)-ruthenio (II)-teñido sin contraiones y asegurar la presencia de dos protones enlazados a la superficie para proporcionar neutralidad de carga del sistema general.
   NOTA: De hecho, estudios en profundidad de De An....

Resultados

Propiedades estructurales de los motivos encuadernados
Los motivos de encuadernación representativos para los cuatro conjuntos de carga parcial diferentes se describen en la Figura 2,después de 15 ps de MD. En la Figura 2a, para las cargas derivadas de la literatura (descritas anteriormente), se puede ver que hay una interacción prominente de unión al hidrógeno con un protón superficial. A par.......

Discusión

Las técnicas de simulación de Ab initio son costosas de realizar y, por lo tanto, realizar la simulación en escalas de tiempo mucho más largas requeriría el uso de campos de fuerza empíricos para al menos parte del sistema DSC. Con este fin, se creó un modelo atomístico equivalente de la interfaz solvada [bmim]⁺[NTf2], utilizando un campo de fuerza empírico de simulación clásica para MD. La anatasa fue modelada usando el campo de fuerza Matsui-Akaogi (MA), mientras que la estructura de tinte se mane.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

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Se trataba de una simulación molecular, por lo que no se utilizó ningún equipo experimental.
El nombre del software era DL-POLY (cuya versión 'Clásica' está disponible bajo la licencia GnuPublic, a través de sourceforge)