Graphene-based Biomimetic Light-Harvesting Systems
Project goals
We aim to theoretically investigate fluorographene (FG) as a platform for light-harvesting materials to mimic the remarkable efficiency of primary steps of natural photosynthesis. We propose that most of the design principles of natural light-harvesting can be translated onto a 2D sheet of FG. We suggest to study graphene-like defects, fabricated on the FG sheet by removing some of the fluorine atoms. The isles of graphene in FG act as impurities with states located within the FG energy gap. By changing the size of the isles, one can tune the position of absorption bands in the visible region. The energy funnel for directing excitation energy (EE) can be created by coupling groups of isles to form antenna systems. We will study the properties of different defects to determine the required organization of the isles to achieve optimal absorption and energy. Theoretical predictions from quantum chemistry calculations and EE dynamics based on the Frenkel exciton will stimulate fabrication efforts on FG alternations with technological implications.
Keywords
GrapheneFluorographeneExcitation energy transferLight-Harvesting systems
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 22 (SGA0201800001)
Main participants
Univerzita Karlova / Matematicko-fyzikální fakulta
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
18-18022S
Alternative language
Project name in Czech
Bioinspirované světlosběrné systémy na bázi grafenu
Annotation in Czech
V tomto projektu budeme zkoumat fluorografen (FG) jako platformu pro světlosběrné materiály napodobující pozoruhodnou efektivitu primárních procesů ve fotosyntéze. Předpokládáme, že většinu principů přírodních světlosběrných systémů lze přenést do dvojdimenziální strukturu FG. Budeme studovat grafenu podobné defekty vytvořené v čistém fluorografenu odstraněním atomů floru. Ostrůvky grafenu ve FG fungují jako defekty se stavy lokalizovanými uvnitř elektronového přechodu FG. Úpravou velikostí defektů je možné ladit pozici absorpčního pásu těchto defektů ve viditelné oblasti. Trychtýřové uspořádání energetických stavů může být dosaženo interakcí mezi skupinami defektů, které tak tvoří anténní systém. V tomto projektu budeme studovat vlastnosti různých defektů s cílem určit požadovanou organizaci defektů k dosažení optimální absorpce a přenosu energie na různých vlnových délkách. Teoretické výsledky založené na kvantově chemických výpočtech a Frenkelově excitonovém modelu budou stimulovat úsilí o modifikaci fluorografenu s možnými technologickými důsledky.
Scientific branches
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2018
Realization period - end
Dec 31, 2023
Project status
—
Latest support payment
May 12, 2020
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP22-GA0-GA-R
Data delivery date
Feb 22, 2022
Finance
Total approved costs
3,588 thou. CZK
Public financial support
3,072 thou. CZK
Other public sources
516 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
3 588 CZK thou.
Public support
3 072 CZK thou.
85%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Condensed matter physics (including formerly solid state physics, supercond.)
Solution period
01. 01. 2018 - 31. 12. 2023