Spectra vibratoire d'une interface N719-Chromophore/Titania de la simulation de dynamique moléculaire empirique-potentielle, résolue par un liquide ionique de température ambiante

Résumé

Une cellule solaire sensible à la teinture a été résolue par les RTIL; à l'aide de potentiels empiriques optimisés, une simulation de dynamique moléculaire a été appliquée pour calculer les propriétés vibratoires. Les spectres vibratoires obtenus ont été comparés à la dynamique moléculaire d'expérience et d'ab initio ; divers spectres empiriques potentiels montrent comment la paramétrisation de charge partielle du liquide ionique affecte la prédiction des spectres vibratoires.

Résumé

La prédiction précise de simulation moléculaire des spectres vibratoires, et d'autres caractéristiques structurelles, énergétiques et spectrales, des surfaces photo-actives d'oxyde de métal en contact avec des colorants absorbant la lumière est un défi épineux et insaisissable continu dans la chimie physique. Dans cet esprit, une simulation de dynamique moléculaire (MD) a été réalisée en utilisant des potentiels empiriques optimisés pour une cellule solaire bien représentative et prototypique sensible aux teintures (DSC) résolue par un liquide ionique à température ambiante largement étudié (RTIL), sous l'apparence d'un [bmim]^-RTIL solélevaning un colorant N719-sensibilisant adsorbed sur 101 anatase-titania. Ce faisant, des idées importantes ont été glanées sur la façon dont l'utilisation d'un RTIL comme accepteur de trou électrolytique module les propriétés dynamiques et vibratoires d'un colorant N719, estimant les spectres de l'interface photo-active DSC via la transformation Fourier des fonctions d'autocorrélation de vitesse pondérées en masse de MD. Les spectres vibratoires acquis ont été comparés aux spectres de l'expérience et à ceux échantillonnés à partir de la dynamique moléculaire ab initio (AIMD); en particulier, divers spectres empiriques-potentiels générés à partir de MD fournissent un aperçu de la façon dont la paramétrisation de charge partielle du liquide ionique affecte la prédiction des spectres vibratoires. Quoi qu'il en soit, il a été démontré qu'il s'agit d'un outil efficace dans la manipulation des propriétés vibratoires du DSC, lorsqu'il est validé par l'AIMD et une expérience.

Introduction

Dans les cellules solaires sensibles aux colorants (DSC), l'écart de bande optique des semi-conducteurs est comblé par un colorant absorbant ou sensibilisant de la lumière. Les DSC nécessitent une recharge continue : par conséquent, un électrolyte redox est essentiel pour favoriser cet approvisionnement constant de charge (généralement sous la forme d'un I^-/I^3-, dans un solvant organique). Cela facilite le passage des trous du colorant sensibilisant à l'électrolyte, avec injecté des électrons photo-excités dans le substrat d'oxyde de métal passant par un circuit externe, avec la recombinaison éventuelle ayant lieu à la cathode^1<....

Protocole

1. Effectuer la simulation de MD à l'aide de DL_POLY

1. Construire la structure initiale des systèmes DSC de l'adsorbe de teinture N719 à une surface anatase-titania (101) résolue par [bmim][NTf2]^- tirée des travaux précédents^12,13. Dessinez la structure requise à l'aide du logiciel VESTA.
2. Choisissez le N719 cis-di(thiocyanato)-bis (2,2'-bipyridl-4-carboxylate-4'-carboxylic acid)-ruththenium (II)-sensibilisant sans contre-attaques et assurer la présence de deux protons liés à la surface pour assurer la neutralité globale de la charge du système.
   REMARQUE: En effet, des études app....

Résultats

Propriétés structurelles des motifs de liaison
Les motifs de liaison représentatifs pour les quatre ensembles de charge partielle différents sont représentés dans la figure 2, après 15 ps de MD. Dans la figure 2a, pour les charges dérivées de la littérature (ci-dessus), on peut voir qu'il existe une interaction importante entre l'hydrogène et un proton de surface. D'après des analyses minutieu.......

Discussion

Les techniques de simulation ab initio sont coûteuses à exécuter et, par conséquent, pour effectuer des simulations sur des échelles de temps beaucoup plus longues, il faudrait utiliser des champs de force empiriques pour au moins une partie du système DSC. À cette fin, un modèle atomistique équivalent a été créé de l'interface [bmim] [NTf2]^- solvated, en utilisant un champ de force empirique de simulation classique pour MD. L'anatase a été modélisée à l'aide du champ de force Matsui-Akaogi (MA), ta.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Il s’agissait d’une simulation moléculaire, donc aucun équipement expérimental n’a été utilisé.
Le nom du logiciel était DL-POLY (dont la version 'Classic' est disponible sous licence GnuPublic, via sourceforge)