Photomodulation of interfacial electron transfer by optical switches
Final Report Abstract
Die photoinduzierte Dynamik in Farbstoff-sensibilisierten, nanoporösen Al2O3 und TiO2-Filmen wurde charakterisiert. Alizarin/Al2O3 fungierte als ein unreaktives Referenzsystem, in dem kein Elektronentransfer stattfindet. Die Photoanregung des Alizarins im Alizarin/TiO2-System führte zum ultraschnellen ET (60 fs) in das TiO2-Leitungsband. Messungen im IR-Spektralbereich zeigten, dass es zum effizienten Übergang der Leitungsbandelektronen in Fallenzustände kommt. Die Abhängigkeit der ET-Reaktion von der Anregungswellenlänge wurde mit der Lage des angeregten Zustands von Alizarin nahe an der Leitungsbandkante des TiO2 erklärt. Zeitaufgelöste Absorptionsmessungen am Modellsystem aus Donor/Akzeptor und Al2O3-Film zeigten einen ultraschnellen ET zwischen photoangeregtem Alizarin und PV2+. Dies verdeutlichte, dass die unreaktive Al2O3-Oberfläche als Mediator für den ET wirken kann. Für das System aus Donor/Akzeptor und TiO 2-Film wurde eine Konkurrenzsituation zwischen dem intermolekularen ET im Donor/Akzeptor-Paar und dem ET in das Leitungsband des TiO2 festgestellt. Die Untersuchung von ZnSe bzw. ZnSe/ZnS Quantenpunkten in Kombination mit dem Elektronenakzeptor MV2+ zeigte einen ultraschnellen ET ausgehend vom photoangereten Quantenpunkt. Die ET-Rate war abhängig von der Dauer der postpräparativen Bestrahlung der kolloidalen ZnSe Quantenpunkte. Dies verdeutlichte, dass durch Bestrahlung eine ZnSe/ZnS Kern/Schale-Struktur entsteht, deren Schalendicke von der Bestrahlungsdauer abhängig ist. Die Ausbildung der Schale hatte auch eine starke Zunahme der Photolumineszenz-Quantenausbeute zur Folge. Die Ergebnisse wurden über die Lokalisierung des Lochs im ZnSe-Kern und die Delokalisierung des Elektrons über die gesamte Kern/Schale-Struktur erklärt. Quantenausbeute und Dynamik der Isomerisierung von PAB an der Oberfläche von Metalloxid-Filmen wurde in statischen und zeitaufgelösten Absorptionsexperimenten untersucht. An der Oberfläche ist der maximal erreichbare Anteil an cis-PAB im Vergleich zur homogenen Lösung vermindert. Dies wird durch sterische Effekte erklärt. Für das System aus PAB gekoppelt an die Oberfläche eines TiO2-Films konnte nach Photoanregung des PAB ein langlebig ladungsgetrennter Zustand beobachtet werden, der sich anhand eines ET in das Leitungsband des TiO2 erklären lässt.
Publications
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Ultrafast Interfacial Charge Carrier Dynamics in ZnSe and ZnSe/ZnS Core/Shell Nanoparticles: Influence of Shell Formation. J. Phys. Chem. C, 2008, 112, 2703-2710
Matylitsky, V.V., Shavel, A., Gaponik, N., Eychmüller, A., Wachtveitl, J.
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Photomodulation of Interfacial Electron Transfer by Optical Switches. Ultrafast Phenomena XVI, (P. Corkum, S. De Silvestri, K.A. Nelson E. Riedle, R.W. Schoenlein eds.), 2009, 619-621, Springer, Berlin / Heidelberg / New York
Dworak, L., Matylitsky, V. and Wachtveitl, J.
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Ultrafast Photoinduced Processes in Alizarin Sensitized Metal Oxide Mesoporous Films. ChemPhysChem, 2009, 10, 384-391
Dworak, L., Matylitsky V.V., Wachtveitl, J.
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Donor/Acceptor Adsorbates on the Surface of Metal Oxide Nanoporous Films: A Spectroscopic Probe for different Electron Transfer Pathways. ChemPhysChem, 2010, 11, 2027-2035
Matylitsky, V.V., Dworak, L. and Wachtveitl, J.
