Легкие заготовительные материалы
Светособирающие материалы собирают солнечную энергию , которую затем можно преобразовать в химическую энергию посредством фотохимических процессов. [ 1 ] Синтетические светособирающие материалы созданы на основе фотосинтетических биологических систем, таких как светособирающие комплексы и пигменты, которые присутствуют в растениях и некоторых фотосинтезирующих бактериях. [ 1 ] Динамичные и эффективные антенные комплексы, присутствующие в фотосинтезирующих организмах, вдохновили на разработку синтетических светособирающих материалов, имитирующих светособирающие механизмы в биологических системах. Примерами синтетических светособирающих материалов являются дендримеры , порфириновые массивы и сборки, органические гели, биосинтетические и синтетические пептиды , органо-неорганические гибридные материалы и полупроводниковые материалы (неоксиды, оксинитриды и оксисульфиды). [ 2 ] [ 3 ] Синтетические и биосинтетические светособирающие материалы находят применение в фотоэлектрической энергетике . [ 4 ] фотокатализ , [ 3 ] [ 5 ] и фотополимеризация. [ 6 ]
Фотохимические процессы
[ редактировать ]Органические фотоэлектрические элементы
[ редактировать ]Во время фотохимических процессов с использованием донорных и акцепторных хромофоров в органических солнечных элементах фотон поглощается донором и генерируется экситон. Экситон НСМО диффундирует к границе раздела донор/акцептор или гетеропереходу, где электрон с нижней незанятой молекулярной орбитали ( ) донора переносится на НСМО акцептора. [ 7 ] Это приводит к образованию электронно-дырочных пар. Когда фотон поглощается акцептором и экситон достигает гетероперехода, электрон переходит из ВЗМО донора в ВЗМО акцептора. [ 7 ] Чтобы гарантировать эффективный перенос заряда, непрерывные донорные или акцепторные домены должны быть меньше длины диффузии экситона (< ~ 0,4 нм). [ 7 ]
Легкая эффективность уборки
[ редактировать ]светособирания Эффективность при передаче энергии в светособирающих материалах можно повысить либо за счет уменьшения расстояния между донором и акцептором, либо за счет разработки материала, содержащего несколько антенных хромофоров на каждый акцептор (антенный эффект). [ 9 ] Эффективность резонансной передачи энергии Фёрстера (FRET) соответствует эффективности светособирания и определяется спектроскопическими свойствами красителей/пигментов или хромофоров и расстояниями между донором и акцептором; ограничения FRET можно преодолеть за счет усиления антенного эффекта за счет изменения стехиометрии донора электронов, передатчика и акцептора. [ 9 ] [ 10 ]
Фотосинтетические биологические системы
[ редактировать ]Фотосинтетические биологические системы используют солнечный свет , обильный и повсеместный источник энергии, в качестве метаболического топлива. [ 11 ] Наивысшая эффективность преобразования энергии солнца в биомассу растениями составляет около 4,6% при 30 °C и 380 ppm атмосферного CO 2 для фиксации углерода во время фотосинтеза. [ 12 ] Комплексы по сбору естественного света оснащены молекулярными механизмами, которые позволяют преобразовывать солнечный свет в химическую энергию почти со 100% квантовой эффективностью . [ 11 ] [ 12 ] Способность живых организмов собирать солнечную энергию и достигать квантовой эффективности, близкой к единице. [ 12 ] связано с кульминацией ~3,5 миллиардов лет эволюции. [ 13 ] Эта эффективность достигается в растениях с помощью серии этапов передачи энергии, которые осуществляются через пигментно-белковые комплексы (например, Фотосистема II). [ 11 ] Пигментно-белковые комплексы (ППК) содержат молекулы хромофора, в частности хлорофиллы и каротиноиды , которые встроены в белковый матрикс. [ 11 ] PPC служат антенными комплексами, которые поглощают солнечный свет, и собранная энергия солнечного света затем передается на сотни нанометров в реакционный центр; эта энергия по существу питает цепь переноса электронов, необходимую для фотосинтеза и последующего фотосинтеза растений. [ 11 ] Чтобы произошел перенос заряда или энергии в многоэлектронных окислительно-восстановительных процессах цепи переноса электронов, сначала должно произойти разделение заряда, которое вызывается сбором света. [ 13 ]
Комплексы пурпурных бактерий
[ редактировать ]Пурпурные бактерии , фотосинтезирующий организм, также содержат PPC, который структурно отличается от фотосистем растений, но аналогичен по функциям. [ 11 ] Белки-переносчики экситонов, обнаруженные у пурпурных бактерий, таких как Rhodospirillum photometricum или Rhodoblastus acidophilus , представляют собой светособирающий комплекс 1 и светособирающий комплекс 2. [ 11 ] [ 12 ] Светособирающий комплекс 2 у пурпурных бактерий Rhodoblastus acidophilus показан на рисунке 2. [ 11 ] Светособирающий комплекс пурпурных бактерий многофункциональен; при высокой интенсивности света светособирающий комплекс обычно переключается в загашенное состояние посредством конформационного изменения PPC, а при низкой интенсивности света светособирающий комплекс обычно возвращается в негашеное состояние. [ 11 ] Эти конформационные изменения происходят в светособирающем комплексе 2, чтобы управлять метаболическими затратами, соответствующими синтезу белка в пурпурных бактериях. [ 11 ]
Комплексы в зеленых растениях
[ редактировать ]Конформационные изменения белков ППК сосудистых и высших растений происходят также в зависимости от интенсивности света. Когда интенсивность света снижается, например, в пасмурный день, любой солнечный свет, поглощенный высшими растениями, преобразуется в электричество для фотосинтеза. [ 11 ] Когда условия допускают прямой солнечный свет, способность PPC в высших растениях поглощать и передавать энергию превышает способность последующих метаболических или биохимических процессов. [ 11 ] В периоды высокой интенсивности освещения растения и водоросли вступают в стадию нефотохимического тушения . [ 11 ]
Проектирование и характеристика синтетических материалов
[ редактировать ]Материалы на основе порфиринов, хлорофилла и каротиноидов.
[ редактировать ]Материалы для сбора искусственного света, служащие антенной, основаны на нековалентных супрамолекулярных ансамблях, содержащих мотивы, вдохновленные молекулами пигмента хлорофилла. [ 7 ] [ 13 ] [ 14 ] и каротиноиды [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] которые в природе встроены в белково-пигментные комплексы. [ 15 ] Класс пигментов , наиболее часто встречающийся в природе, — хлорофиллы и бактериохлорофиллы , синтетические аналоги этих биологических хромофорных молекул — порфирины. [ 13 ] [ 17 ] которые являются наиболее широко используемыми соединениями в системах сбора искусственного света. [ 17 ] Порфириновые фрагменты, присутствующие в биологических светособирающих комплексах, играют решающую роль в эффективном поглощении видимого света. Собранная энергия от молекул на основе порфирина затем собирается в реакционном центре через реле передачи энергии возбуждения. [ 13 ] [ 17 ] Световой процесс разделения зарядов происходит в реакционном центре за счет взаимодействия двух производных порфирина. [ 17 ]
Биоинспирированные материалы порфирина и хлорофилла
[ редактировать ]Супрамолекулярные ансамбли синтетических материалов на основе порфиринов для сбора света обычно изучаются и используются для электронной передачи энергии. [ 13 ] [ 17 ] Супрамолекулярные сборки обычно используют координацию и водородные связи как эффективные средства настройки взаимодействий и направленности между хромофорами-донорами и флуорофорами- акцепторами . [ 13 ] Порфирин цинка часто сочетается с порфирином свободного основания в синтетических системах передачи электронной энергии из-за отдельных особенностей поглощения обеих этих молекул. Порфирин цинка служит донором, а порфирин свободного основания служит акцептором, поскольку флуоресценция порфирина цинка перекрывается с поглощением порфирина свободного основания. [ 13 ] Порфириновые массивы и олигомеры были объединены с молекулами разделения заряда, чтобы имитировать функции разделения заряда, которые присутствуют в фотосинтетических белках, в дополнение к светособирающим свойствам биологических светособирающих комплексов. Молекулы разделения заряда, которые обычно комбинируются с донорными хромофорными металлизированными цинком порфиринами, представляют собой ферроцен , который служит донором электронов, и фуллерен , который служит акцептором электронов. [ 13 ]
Каротиноидные биоинспирированные материалы
[ редактировать ]Каротиноиды — это еще один класс молекул пигмента/красителя, обнаруженных в фоторецепторах сетчатки. [ 14 ] и биологические системы сбора света (например, Фотосистема I , Фотосистема II и Комплекс сбора света II). Каротиноиды, образующиеся в составе хлорофиллов в биологических фотосинтетических системах, эффективно способствуют фотоиндуцированному разделению зарядов и переносу электронов. [ 7 ] Каротиноиды сильно конъюгированы и по структуре очень похожи на полиацетиленовые олигомеры . [ 7 ] Каротиноиды природного происхождения были объединены с производными фуллеренов для фотоэлектрических применений. [ 7 ] В фотоэлектрических устройствах молекулы каротиноидов проявляют полупроводниковое поведение p-типа , поскольку молекулярная структура очень похожа на полиацетилен . [ 7 ] Искусственные диадные и триадные системы, в которых каротиноиды ковалентно связаны, смогли имитировать механизмы разделения зарядов и сбора света, присутствующие в фототрофных организмах. [ 7 ] Каротиноид, который ковалентно связан с порфирином, является типичным примером диады, содержащей каротиноид. Диада затем может быть ковалентно связана с фуллереном с образованием триады (рис. 3). [ 15 ] Триадные системы демонстрируют транспорт электронов, который приводит к длительным состояниям с разделенным зарядом. [ 15 ]
Биоматериалы
[ редактировать ]Комплексы естественного светособирания содержат белки, которые путем самосборки объединяются с эффективными донорными хромофорами, чтобы способствовать сбору света и передаче энергии во время фотосинтеза; синтетические пептиды могут быть разработаны так, чтобы иметь оптоэлектронные свойства, которые имитируют это явление в естественных светособирающих комплексах. [ 19 ] Белки в PPCs не только служат опорой для расположения хромофоров во время сбора света, но также активно играют роль в фотофизической динамике фотосинтеза . [ 19 ] [ 20 ] Некоторые биомиметические комплексы по сбору искусственного света были разработаны с использованием белков и пептидов, которые самособираются таким образом, что хромофоры в комплексе располагаются для оптимизации эффективности сбора света. [ 19 ] Пептидные самосборки и полипептиды, модифицированные порфиринами, также были разработаны так, чтобы выполнять двойную функцию разделения зарядов и сбора света. [ 21 ] В других примерах конъюгатов донорного и акцепторного хромофора пептида используется самосборка амилоидных фибрилл в бета-лист , который позволяет хромофорам располагаться таким образом, который точно настроен для эффективного сбора света. [ 21 ] Синтетические пептиды и белки являются одним из примеров биологических материалов, которые используются в системах искусственного сбора света, сборках вирусных шаблонов. [ 22 ] и ДНК-оригами [ 9 ] [ 10 ] также использовались для легкой уборки урожая.
Органические гели и нанокристаллы
[ редактировать ]Обратимые сети молекулярных органических гелей удерживаются вместе за счет нековалентных взаимодействий (например, водородных связей , π-стекинга, взаимодействий Ван-дер-Ваальса и донорно-акцепторных взаимодействий). Молекулы гелеобразователя могут самоорганизовываться в одномерные массивы благодаря направленному характеру межмолекулярных взаимодействий , образуя удлиненные волокнистые структуры, которые могут служить молекулами-антеннами. [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] Органические гели собираются таким образом, что происходит правильное расположение донорных и акцепторных хромофоров , что является основным требованием для эффективной передачи энергии. [ 23 ] π-сопряженные молекулы обычно используются в органических гелях, поскольку на эти молекулы влияет ориентация хромофоров при самосборке. Некоторыми примерами π-сопряженных молекул, которые используются в органических гелях, являются олиго-п-фениленвинилен , [ 23 ] [ 24 ] производные антрацена , пирена и порфирина . [ 23 ]
Органические и металлоорганические нанокристаллы (НК) перспективны для сбора света и энергетики, поскольку НК могут растворяться, демонстрируют способность поглощать большую часть солнечного спектра и имеют настраиваемую ширину запрещенной зоны из-за эффектов квантового ограничения. [ 26 ] [ 27 ] Органические и металлоорганические кристаллы обычно образуются в результате нековалентных взаимодействий, включая водородные связи, π – π-укладку и электростатические взаимодействия. Органические НК могут состоять из органических массивов, включающих молекулы красителей, таких как дипиррометен бора. [ 28 ] Сан и др. разработали два полиморфных металлорганических нанокристалла, образованных из комплексов платина (II)-β-дикетонат, продемонстрировавших светособирающие и фотолюминесцентные свойства. [ 27 ] Нанокристаллы цеолита , которые обеспечивают супрамолекулярную организацию молекул органических красителей, также были разработаны для сбора света. [ 23 ]
Дендримеры
[ редактировать ]С конца 1990-х годов большое внимание уделялось созданию супрамолекулярных видов, которые могут выступать в качестве молекул-антенн для искусственных фотосинтетических применений; многие из этих искусственно созданных антенн являются дендримерами . [ 29 ] Светособирающие дендритные молекулярные структуры спроектированы таким образом, чтобы иметь большое количество светособирающих донорных хромофоров, которые передают энергию к «приемнику» энергии в центре дендримера. Важным соображением при разработке дендримеров для приложений по сбору света является то, что по мере увеличения генерации дендримеров количество концевых групп, которые служат донорными хромофорами, удваивается; [ 30 ] однако это приводит к увеличению расстояния между группами терминалов и ядром акцептора энергии, тем самым снижая эффективность передачи энергии. [ 30 ] Дендримеры могут содержать большое количество хромофорных групп, таких как донорские хромофоры на основе кумарина, в высокоупорядоченных массивах, что обеспечивает эффективную передачу энергии. [ 29 ] [ 31 ] Ядро (акцептор энергии) молекул дендримеров может быть функционализировано порфиринами, фуллеренами и металлокомплексами. [ 29 ] [ 30 ] Некоторые зарегистрированные дендримерные системы могут достигать передачи энергии до 99%, пример дендримера, который может достигать такой эффективности, имеет периленовое ядро и ветви дендримера, состоящие из кумариновых звеньев. [ 29 ]
Нанокомпозиты
[ редактировать ]Наноматериалы с настраиваемой запрещенной зоной можно комбинировать для формирования гетерогенных структур, которые самособираются в стабильные абиотические структуры, обладающие потенциалом в искусственном фотосинтезе и бионическом зрении. [ 32 ] [ 33 ] [ 34 ] Электронные и физические свойства композитов на основе графена обещают использовать для преобразования энергии света. [ 32 ] [ 35 ] В одном из примеров композита на основе графена используются отрицательно и положительно заряженные мультислои оксида графена, причем слои уложены горизонтально на основе электростатических взаимодействий, образующих горизонтальную гетероструктуру, способную претерпевать преобразование энергии легких ионов. [ 32 ] Отрицательно заряженный оксид графена также можно комбинировать с положительно заряженными полимерными наночастицами; Агрегация полимеров в полимерных наночастицах обеспечивает более широкий диапазон настраиваемой реакции на видимый свет по сравнению с чистыми полимерами. [ 35 ] Высокие коэффициенты экстинкции полимерных агрегатов позволяют улучшить сбор света, а также разделение зарядов. Делокализация электронов полимерных наночастиц в сочетании с графеном обеспечивает π–π*-переходы, и материалы в композите энергетически совпадают. [ 35 ]
Органические и неорганические гибриды и неорганические наноматериалы
[ редактировать ]В органических и неорганических гибридных системах, таких как органо-неорганический гибридный перовскит. [ 36 ] и металлоорганические каркасы (MOF), [ 37 ] [ 38 ] органо-неорганический интерфейс является важнейшим параметром, который контролирует работу светособирающих устройств. [ 34 ] Перовскитные материалы на основе галогенидов свинца демонстрируют исключительные фотофизические свойства и находят применение в оптоэлектронике . [ 36 ] Галогенидные перовскитные материалы в целом обладают высокими характеристиками оптического поглощения и обеспечивают перенос заряда, демонстрируя, что эти материалы имеют потенциал для фотоэлектрических применений и преобразования солнечной энергии. [ 36 ] MOF могут быть спроектированы так, чтобы обладать свойствами сбора солнечного света с помощью различных синтетических стратегий, таких как использование содержащих порфирин стоек или металлопорфиринов в качестве основных органических строительных блоков. [ 37 ] [ 38 ] MOF также можно функционализировать путем модификации поверхности с помощью квантовых точек или путем внедрения фоточувствительных комплексов металлов рутения или осмия в структуру MOF. [ 37 ]
Неорганические материалы, такие как кремниевые наноструктуры , [ 39 ] пленки неорганических оксидов (например, оксид титана и оксид индия ), [ 40 ] [ 41 ] и сверхтонкие двумерные неорганические материалы (например, оксихлорида висмута , сульфида олова и сульфида титана ) нанолисты [ 41 ] обладают светособирающими и оптоэлектронными свойствами. [ 40 ] Кремний обычно используется в солнечных элементах, и в 1954 году Bell Labs изобрела первый эффективный кремниевый солнечный элемент с эффективностью 5%. [ 42 ] Эффективность устройства, изобретенного Bell Labs, быстро возрастала при легировании n- и p-типа и к 1961 году достигла эффективности 14,5%. [ 42 ] Кремний широко распространен, обладает высокой подвижностью носителей заряда и высокой стабильностью, что позволяет широко использовать его в фотоэлектрических и полупроводниковых приложениях. [ 39 ] В настоящее время наиболее эффективное устройство с одним переходом, использующее кремний, достигло эффективности преобразования солнечной энергии до 29,1%. [ 42 ] Кремниевые наноструктуры, такие как нанопроволоки , нанокристаллы, квантовые точки и пористые наночастицы , продемонстрировали улучшения по сравнению с объемным или плоским кремнием благодаря улучшенному разделению и переносу заряда, более высокому удельному объему и кривизне поверхности. [ 39 ] Кремниевые наноструктуры также допускают эффект квантового ограничения, который может улучшить диапазон поглощения света и светоиндуцированные реакции. [ 39 ]
Солнечные элементы, сенсибилизированные красителем, часто включают диоксид титана в качестве основного компонента, поскольку он обеспечивает адсорбцию сенсибилизатора, а также разделение заряда и характеристики переноса электронов. [ 40 ] Молекулы красителя, присутствующие в сенсибилизированных красителем солнечных элементах, при сборе света передают возбужденные электроны диоксиду титана , который затем разделяет заряд. [ 40 ] Листы оксида индия с кислородными вакансиями имеют суженную запрещенную зону и улучшенные свойства носителей заряда, что обеспечивает эффективность разделения носителей заряда, что делает этот материал потенциальным кандидатом для сбора света. [ 41 ] Ультратонкий оксихлорид висмута с кислородными вакансиями также обеспечивает улучшенные свойства светособирания и разделения заряда. [ 41 ]
Приложения
[ редактировать ]Фотовольтаика
[ редактировать ]В частности, с конца 1990-х годов быстро развивалась область органической фотоэлектрической энергии , и небольшие солнечные элементы продемонстрировали эффективность преобразования энергии до 13%. [ 8 ] Обилие солнечной энергии и возможность использовать ее для преобразования в химическую энергию посредством искусственного фотосинтеза могут позволить создать массовые возобновляемые источники энергии. [ 4 ] Понимание фундаментальных процессов фотосинтеза в биологических системах важно для развития возобновляемых источников солнечной энергии. [ 4 ] [ 43 ] Светоиндуцированное разделение зарядов в фотосинтезирующих организмах катализирует преобразование солнечной энергии в химическую или метаболическую энергию, что вдохновило на разработку синтетических светособирающих материалов, которые затем можно интегрировать в фотоэлектрические устройства , генерирующие электрическое напряжение и ток при поглощении фотонов. . [ 4 ] экситонные сети для эффективной передачи энергии. Затем формируются [ 4 ] Широкий спектр молекулярных и твердотельных материалов находит применение в фотоэлектрической энергетике. [ 43 ] При проектировании фотоэлектрических устройств крайне важно учитывать эффекты высокой концентрации пигмента или хромофора , расположение хромофоров, а также геометрию антенных фрагментов, встроенных в светособирающие устройства, чтобы оптимизировать выработку энергии и максимизировать квантовая эффективность . [ 43 ] Одной из распространенных форм хромофора в солнечных элементах являются солнечные элементы, сенсибилизированные красителем . Динамичный и отзывчивый молекулярный механизм, присутствующий в фотосинтезирующих организмах, а также принципы самосборки повлияли на конструкцию «умных» фотоэлектрических устройств. [ 43 ]
Фотокатализ
[ редактировать ]Полупроводниковые поверхности (например, оксиды металлов), функционализированные светособирающими материалами (например, фуллеренами , проводящими полимерами , порфиринов и фталоцианинов системами на основе , наночастицами ), могут фотокатализировать окисление воды или диссоциацию воды в фотоанодном устройстве. [ 44 ] [ 45 ] [ 3 ] Преобразование солнечной энергии может быть применено для фотоэлектрохимического расщепления воды . В большинстве водоразделительных систем используются неорганические полупроводниковые материалы, однако органические полупроводниковые материалы набирают популярность для этого применения. [ 45 ] Оксинитриды и оксисульфиды также были разработаны для фотокатализа разложения воды. [ 3 ]
Фотодинамическая терапия
[ редактировать ]Фотодинамическая терапия — это медицинский метод лечения, в котором используются фотохимические процессы посредством сочетания света и фотосенсибилизатора для создания цитотоксического эффекта на раковые или больные ткани. [ 44 ] Примерами фотосенсибилизаторов или светособирающих материалов, которые используются для воздействия на раковые клетки, являются полупроводниковые наночастицы . [ 44 ] рутениевые комплексы , [ 46 ] и нанокомплексы. [ 47 ] Фотосенсибилизаторы могут использоваться для образования синглетного кислорода при фотоиндукции, и это играет важную роль в фотодинамической терапии, и эта способность была продемонстрирована наночастицами диоксида титана . [ 44 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Майр, Торстен; Борисов Сергей М.; Авель, Тобиас; Энко, Барбара; Вайх, Керстин; Мистльбергер, Гюнтер; Климант, Инго (1 августа 2009 г.). «Сбор света как простой и универсальный способ повышения яркости люминесцентных датчиков» . Аналитическая химия . 81 (15): 6541–6545. дои : 10.1021/ac900662x . ISSN 0003-2700 . ПМЦ 2976568 .
- ^ Сунь, Гуанпин; Цянь, Вейруй; Цзяо, Цзяньминь; Хан, Тинтинг; Ши, Юкун; Ху, Сяо-Ю; Ван, Лейонг (19 мая 2020 г.). «Высокоэффективная искусственная светособирающая система с двухступенчатой последовательной передачей энергии, основанная на супрамолекулярной самосборке» . Журнал химии материалов А. 8 (19): 9590–9596. дои : 10.1039/D0TA03169K . ISSN 2050-7496 . S2CID 219020606 .
- ^ Jump up to: а б с д Таката, Цуёси; Домен, Казунари (2017). «Разработка неоксидных полупроводников как светособирающих материалов при фотокаталитическом и фотоэлектрохимическом расщеплении воды» . Транзакции Далтона . 46 (32): 10529–10544. дои : 10.1039/C7DT00867H . ISSN 1477-9226 . ПМИД 28589988 .
- ^ Jump up to: а б с д и Хазе, Флориан; Рох, Лоик М.; Фридрих, Паскаль; Аспуру-Гузик, Алан (11 сентября 2020 г.). «Проектирование и понимание светособирающих устройств с помощью машинного обучения» . Природные коммуникации . 11 (1): 4587. Бибкод : 2020NatCo..11.4587H . дои : 10.1038/s41467-020-17995-8 . ISSN 2041-1723 . ПМЦ 7486390 . ПМИД 32917886 .
- ^ Мосс, Бенджамин; Ван, Цянь; Батлер, Кейт Т.; Грау-Креспо, Рикардо; Селим, Шабаба; Регуц, Анна; Хиатоми, Такаши; Годин, Роберт; Пейн, Дэвид Дж.; Кафизас, Андреас; Домен, Казунари (11 января 2021 г.). «Связь накопления заряда in situ с электронной структурой легированного SrTiO 3 раскрывает принципы проектирования фотокатализаторов, выделяющих водород» . Природные материалы . 20 (4): 511–517. Бибкод : 2021NatMa..20..511M . дои : 10.1038/s41563-020-00868-2 . ISSN 1476-4660 . ПМИД 33432143 . S2CID 230649876 .
- ^ Хан, Дунсюэ; Ян, Сюэфэн; Хан, Цзяньлэй; Чжоу, Цзинь; Цзяо, Тифэн; Дуань, Пэнфэй (09 ноября 2020 г.). «Последовательно усиленная ультрафиолетовая люминесценция с круговой поляризацией для энантиоселективной фотополимеризации» . Природные коммуникации . 11 (1): 5659. Бибкод : 2020NatCo..11.5659H . дои : 10.1038/s41467-020-19479-1 . ISSN 2041-1723 . ПМЦ 7652877 . ПМИД 33168825 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я Вохра, Варун (18 декабря 2018 г.). «Природные красители и их производные, интегрированные в органические солнечные элементы» . Материалы . 11 (12): 2579. Бибкод : 2018Mate...11.2579V . дои : 10.3390/ma11122579 . ISSN 1996-1944 гг . ПМК 6316176 . ПМИД 30567340 .
- ^ Jump up to: а б Хедли, Гордон Дж.; Русецкас, Арвидас; Сэмюэл, Ифор Д.В. (25 января 2017 г.). «Сбор света для органических фотоэлектрических систем» . Химические обзоры . 117 (2): 796–837. doi : 10.1021/acs.chemrev.6b00215 . ISSN 0009-2665 . ПМК 5269644 . ПМИД 27951633 .
- ^ Jump up to: а б с Олейко Л.; Лысый, И. (2017). «Эффективность FRET и антенный эффект в системах сбора света на основе многоцветной ДНК-оригами» . РСК Прогресс . 7 (39): 23924–23934. Бибкод : 2017RSCAd...723924O . дои : 10.1039/C7RA02114C . ISSN 2046-2069 .
- ^ Jump up to: а б Хеммиг, Элиза А.; Креаторе, Селестино; Вюнш, Беттина; Хеккер, Лиза; Мэйр, Филип; Паркер, М. Энди; Эммотт, Стивен; Тиннефельд, Филип; Кейзер, Ульрих Ф.; Чин, Алекс В. (2016). «Программирование эффективности сбора света с помощью ДНК-оригами» . Нано-буквы . 16 (4): 2369–2374. Бибкод : 2016NanoL..16.2369H . дои : 10.1021/acs.nanolett.5b05139 . ПМК 5003508 . ПМИД 26906456 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м Шлау-Коэн, GS (6 июня 2015 г.). «Принципы получения света от одиночных фотосинтетических комплексов» . Фокус на интерфейсе . 5 (3): 20140088. doi : 10.1098/rsfs.2014.0088 . ISSN 2042-8898 . ПМЦ 4410562 . ПМИД 26052423 .
- ^ Jump up to: а б с д Проппе, Эндрю Х.; Ли, Югуан К.; Аспуру-Гузик, Алан; Берлингетт, Кертис П.; Чанг, Кристофер Дж.; Когделл, Ричард; Дойл, Эбигейл Г.; Флик, Йоханнес; Габор, Натаниэль М.; ван Гронделл, Риенк; Хаммес-Шиффер, Шарон (ноябрь 2020 г.). «Биоинспирация в сборе света и катализе» . Материалы обзоров природы . 5 (11): 828–846. Бибкод : 2020NatRM...5..828P . дои : 10.1038/s41578-020-0222-0 . ISSN 2058-8437 . ОСТИ 1756854 . S2CID 221018573 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж Оцуки, Дж. (24 апреля 2018 г.). «Супрамолекулярный подход к светособирающим материалам на основе порфиринов и хлорофиллов» . Журнал химии материалов А. 6 (16): 6710–6753. дои : 10.1039/C7TA11274B . ISSN 2050-7496 .
- ^ Jump up to: а б с Балашов, ИП (23 сентября 2005 г.). «Ксанторходопсин: протонный насос со светособирающей каротиноидной антенной» . Наука . 309 (5743): 2061–2064. Бибкод : 2005Sci...309.2061B . дои : 10.1126/science.1118046 . ISSN 0036-8075 . ПМК 3065861 . ПМИД 16179480 .
- ^ Jump up to: а б с д и Хашимото, Хидеки; Сугай, Юко; Урагами, Кьяса; Гардинер, Аластер Т.; Когделл, Ричард Дж. (декабрь 2015 г.). «Естественные и искусственные светособирающие системы, использующие функции каротиноидов» . Журнал фотохимии и фотобиологии C: Обзоры фотохимии . 25 : 46–70. doi : 10.1016/j.jphotochemrev.2015.07.004 . ISSN 1389-5567 .
- ^ Кодис, Герденис; Эрреро, Кристиан; Паласиос, Родриго; Мариньо-Очоа, Эрнесто; Гулд, Стефани; де ла Гарса, Линда; ван Гронделл, Риенк; Гаст, Девенс; Мур, Томас А.; Мур, Ана Л.; Кеннис, Джон ТМ (январь 2004 г.). «Светособирание и фотозащитные функции каротиноидов в конструкциях компактных искусственных фотосинтетических антенн» . Журнал физической химии Б. 108 (1): 414–425. дои : 10.1021/jp036139o . ISSN 1520-6106 .
- ^ Jump up to: а б с д и Имахори, Хироши (май 2004 г.). «Гигантские мультипорфириновые матрицы как искусственные светособирающие антенны» . Журнал физической химии Б. 108 (20): 6130–6143. дои : 10.1021/jp038036b . ISSN 1520-6106 . ПМИД 18950092 .
- ^ Ван, Сяодун; Саба, Тони; Ю, Хамфри HP; Хоу, Рассел Ф.; Андерсон, Джеймс А.; Ши, Цзяфу (11 мая 2017 г.). «Регенерация кофактора НАД(Ф)Н, основанная на гетерогенных путях» . Хим . 2 (5): 621–654. Бибкод : 2017Chem....2..621W . дои : 10.1016/j.chempr.2017.04.009 . hdl : 2164/10454 . ISSN 2451-9294 .
- ^ Jump up to: а б с Цзоу, Цяньли; Лю, Кай; Аббас, Манзар; Ян, Сюэхай (2016). «Пептидно-модулированная самосборка хромофоров на пути к биомиметической светособирающей наноархитектонике» . Продвинутые материалы . 28 (6): 1031–1043. Бибкод : 2016AdM....28.1031Z . дои : 10.1002/adma.201502454 . ISSN 1521-4095 . ПМИД 26273821 . S2CID 205262077 .
- ^ Ихсен, Джулиан; Браун, Артур; Фаччо, Грета; Гайда-Шранц, Кристина; Тони-Мейер, Линда (апрель 2014 г.). «Белки, собирающие свет, для производства солнечного топлива в биоинженерных фотоэлектрохимических ячейках» . Современная наука о белках и пептидах . 15 (4): 374–384. дои : 10.2174/1389203715666140327105530 . ISSN 1389-2037 . ПМК 4030624 . ПМИД 24678669 .
- ^ Jump up to: а б Цзоу, Цяньли; Лю, Кай; Аббас, Манзар; Ян, Сюэхай (14 августа 2015 г.). «Пептидно-модулированная самосборка хромофоров на пути к биомиметической светособирающей наноархитектонике» . Продвинутые материалы . 28 (6): 1031–1043. Бибкод : 2016AdM....28.1031Z . дои : 10.1002/adma.201502454 . ISSN 0935-9648 . ПМИД 26273821 . S2CID 205262077 .
- ^ Нам, Юн Сон; Шин, Тэхо; Пак, Хичоль; Мадьяр, Эндрю П.; Чой, Кэтрин; Фантнер, Георг; Нельсон, Кейт А.; Белчер, Анджела М. (10 февраля 2010 г.). «Сборка порфиринов по шаблону вируса в светособирающие наноантенны» . Журнал Американского химического общества . 132 (5): 1462–1463. дои : 10.1021/ja908812b . ISSN 0002-7863 . ПМИД 20078048 .
- ^ Jump up to: а б с д и Аджаягош, Айяппанпиллай; Правин, Вакаил К.; Виджаякумар, Чаккут (29 апреля 2008 г.). "ХимИнформ Реферат: Органогели как каркасы для переноса энергии возбуждения и сбора света" . ХимИнформ . 39 (18). дои : 10.1002/chin.200818244 . ISSN 0931-7597 .
- ^ Jump up to: а б Аджаягош, Айяппанпиллай; Джордж, Суби Дж.; Правин, Вакаил К. (20 января 2003 г.). «Сбор света с помощью гелеобразования путем селективной передачи энергии от самосборки на основе олиго (п-фениленвинилена) к органическому красителю» . Angewandte Chemie, международное издание . 42 (3): 332–335. дои : 10.1002/anie.200390109 . ISSN 1433-7851 . ПМИД 12548692 .
- ^ Саманта, Суман К.; Бхаттачарья, Сантану (2012). «Широкомасштабные светособирающие донорно-акцепторные сборки посредством специфических межгелирующих взаимодействий посредством самосборки» . Химия – Европейский журнал . 18 (49): 15875–15885. дои : 10.1002/chem.201103855 . ISSN 1521-3765 . ПМИД 23074067 .
- ^ Лим, Йи-Фан; Чой, Джошуа Дж.; Ханрат, Тобиас (2012). «Простой синтез коллоидных нанокристаллов CuO для целей сбора света» . Журнал наноматериалов . 2012 : 1–6. дои : 10.1155/2012/393160 . hdl : 10754/596995 . ISSN 1687-4110 .
- ^ Jump up to: а б Сунь, Мэн-Цзя; Лю, Иньин; Цзэн, Вэй; Чжао, Юн Шэн; Чжун, Ю-Ву; Яо, Цзяннянь (17 апреля 2019 г.). «Усиление фотолюминесцентной анизотропии в полиморфных органических нанокристаллах путем светособирающей передачи энергии» . Журнал Американского химического общества . 141 (15): 6157–6161. дои : 10.1021/jacs.9b02055 . ISSN 0002-7863 . ПМИД 30945852 . S2CID 93000517 .
- ^ Чен, Пэн-Чжун; Вен, Ю-Сян; Ню, Ли-Я; Чен, Ю-Чжэ; Ву, Ли-Чжу; Тунг, Чен-Хо; Ян, Цин-Чжэн (2016). «Светособирающие системы на основе органических нанокристаллов для имитации хлоросом» . Angewandte Chemie, международное издание . 55 (8): 2759–2763. дои : 10.1002/anie.201510503 . ISSN 1521-3773 . ПМИД 26799735 .
- ^ Jump up to: а б с д Бальзани, Винченцо; Черони, Паола; Мастерс, Мауро; Виченелли, Вероника (1 декабря 2003 г.). «Светособирающие дендримеры» . Современное мнение в области химической биологии . 7 (6): 657–665. дои : 10.1016/j.cbpa.2003.10.001 . ISSN 1367-5931 . ПМИД 14644173 .
- ^ Jump up to: а б с Адронов, Алекс; Фреше, Жан MJ (2000). «Светособирающие дендримеры» . Химические коммуникации (18): 1701–1710. дои : 10.1039/b005993p .
- ^ Дихтель, Уильям Р.; Хехт, Стефан; Фреше, Жан MJ (1 сентября 2005 г.). «Функционально-слоистые дендримеры: новый строительный блок и его применение для синтеза мультихромофорных светособирающих систем» . Органические письма . 7 (20): 4451–4454. дои : 10.1021/ol0516824 . ISSN 1523-7060 . ПМИД 16178556 .
- ^ Jump up to: а б с Цюань, Ди; Джи, Даньян; Вэнь, Ци; Ду, Линхан; Ван, Лили; Цзя, Пан; Лю, Дэн; Дин, Липин; Донг, Хуанли; Лу, Дайаннан; Цзян, Лэй (август 2020 г.). «Латерально неоднородные двумерные слоистые материалы как искусственный светособирающий протонный насос» . Передовые функциональные материалы . 30 (34): 2001549. doi : 10.1002/adfm.202001549 . ISSN 1616-301X . S2CID 225799548 .
- ^ Нг, Кара; Вебстер, Меган; Карбери, Уильям П.; Висавелия, Никунькумар; Гайквад, Пуджа; Чан, Соджу Дж.; Кречмар, Илона; Эйзель, Дорте М. (16 ноября 2020 г.). «Экситоны Френкеля в супрамолекулярных нанокомпозитах, испытывающих тепловое напряжение, благодаря настраиваемым каркасам в виде клетки» . Природная химия . 12 (12): 1157–1164. Бибкод : 2020НатЧ..12.1157Н . дои : 10.1038/s41557-020-00563-4 . ISSN 1755-4330 . ОСТИ 1991456 . ПМИД 33199886 . S2CID 226970990 .
- ^ Jump up to: а б Кунду, Симанта; Патра, Амитава (25 января 2017 г.). «Наномасштабные стратегии сбора света» . Химические обзоры . 117 (2): 712–757. doi : 10.1021/acs.chemrev.6b00036 . ISSN 0009-2665 . ПМИД 27494796 .
- ^ Jump up to: а б с Гош, Арнаб; Яна, Бикаш; Маити, Сурав; Бера, Раджеш; Гош, Хирендра Н.; Патра, Амитава (2017). «Сбор света и генерация фототока в композите из сопряженных полимерных наночастиц и восстановленного оксида графена» . ХимияФизХим . 18 (10): 1308–1316. дои : 10.1002/cphc.201700174 . ISSN 1439-7641 . ПМИД 28295982 .
- ^ Jump up to: а б с Ван, Лили; Уильямс, Николас Э.; Малахоски, Эдвард В.; Отто, Джон П.; Хейс, Дуган; Вуд, Райан Э.; Гайо-Сионнест, Филипп; Энгель, Грегори С. (28 марта 2017 г.). «Масштабируемый лиганд-опосредованный транспортный синтез органо-неорганических гибридных перовскитных нанокристаллов с разрешенной электронной структурой и сверхбыстрой динамикой» . АСУ Нано . 11 (3): 2689–2696. дои : 10.1021/acsnano.6b07574 . ISSN 1936-0851 . ПМИД 28195690 .
- ^ Jump up to: а б с Итак, Моника С.; Видеррехт, Гэри П.; Мондлох, Джозеф Э.; Хапп, Джозеф Т.; Фарха, Омар К. (12 февраля 2015 г.). «Металлоорганические каркасные материалы для светособирания и передачи энергии» . Химические коммуникации . 51 (17): 3501–3510. дои : 10.1039/C4CC09596K . ISSN 1364-548X . ПМИД 25578391 .
- ^ Jump up to: а б Ли, Чан Ён; Фарха, Омар К.; Хун, Бонг Джин; Сарджант, Эми А.; Нгуен, СонБинь Т.; Хапп, Джозеф Т. (12 октября 2011 г.). «Светособирающие металл-органические каркасы (MOF): эффективная передача энергии от стойки к стойке в MOF на основе Bodipy и порфирина» . Журнал Американского химического общества . 133 (40): 15858–15861. дои : 10.1021/ja206029a . ISSN 0002-7863 . ПМИД 21916479 .
- ^ Jump up to: а б с д Лю, Донг; Ма, Джун; Лонг, Ран; Гао, Чао; Сюн, Юцзе (декабрь 2017 г.). «Кремниевые наноструктуры для каталитических приложений, работающих на солнечной энергии» . Нано сегодня . 17 : 96–116. дои : 10.1016/j.nantod.2017.10.013 . ISSN 1748-0132 .
- ^ Jump up to: а б с д Ким, Джонхун; Ко, Чон Кван; Ким, Пёнгван; Ким, Чон Хак; Ким, Ынкён (2012). «Наноструктурирование пленок мезопористых неорганических оксидов для эффективного сбора света сенсибилизированных красителем солнечных элементов» . Angewandte Chemie, международное издание . 51 (28): 6864–6869. дои : 10.1002/anie.201202428 . ISSN 1521-3773 . ПМИД 22684852 .
- ^ Jump up to: а б с д Сунь, Юнфу; Гао, Шан; Лей, Фэнцай; Сяо, Чонг; Се, И (20 января 2015 г.). «Ультратонкие двумерные неорганические материалы: новые возможности нанохимии твердого тела» . Отчеты о химических исследованиях . 48 (1): 3–12. дои : 10.1021/ar500164g . ISSN 0001-4842 . ПМИД 25489751 .
- ^ Jump up to: а б с Йылдирим, Онур; Бономо, Маттео; Барберо, Надя; Ацори, Чезаре; Чиваллери, Бартоломео; Бонино, Франческа; Вискарди, Гвидо; Бароло, Клаудия (январь 2020 г.). «Применение металлоорганических каркасов и ковалентных органических каркасов в качестве (фото)активного материала в гибридных фотоэлектрических технологиях» . Энергии . 13 (21): 5602. дои : 10.3390/en13215602 . hdl : 2318/1759976 .
- ^ Jump up to: а б с д Рубан, Александр В.; Джонсон, Мэтью П.; Даффи, Кристофер Д. П. (2011). «Сбор естественного света: принципы и экологические тенденции» . Энергетика и экология . 4 (5): 1643. doi : 10.1039/c0ee00578a . ISSN 1754-5692 .
- ^ Jump up to: а б с д Чжоу, На; Лопес-Пуэнте, Ванеса; Ван, Цин; Полаварапу, Лакшминараяна; Пасториса-Сантос, Изабель; Сюй, Цин-Хуа (2015). «Сбор света с усилением плазмона: применение в улучшенном фотокатализе, фотодинамической терапии и фотоэлектрической энергетике» . РСК Прогресс . 5 (37): 29076–29097. Бибкод : 2015RSCAd...529076Z . дои : 10.1039/c5ra01819f . ISSN 2046-2069 .
- ^ Jump up to: а б Кирнер, Джоэл Т.; Финке, Ричард Г. (2017). «Фотоаноды с водным окислением с использованием органических светособирающих материалов: обзор» . Журнал химии материалов А. 5 (37): 19560–19592. дои : 10.1039/C7TA05709A . ISSN 2050-7488 .
- ^ Номула, Раджу; У, Сюэянь; Чжао, Цзяньчжан; Муниратнам, Нагегонивари Р. (1 октября 2017 г.). «Фотодинамический эффект светособирающих, долгоживущих триплетных возбужденных комплексов рутений (II)-полимин-кумарин: связывание ДНК, фоторасщепление и противораковые исследования» . Материаловедение и инженерия: C . 79 : 710–719. дои : 10.1016/j.msec.2017.05.123 . ISSN 0928-4931 . ПМИД 28629072 .
- ^ Ли, Шуан; Шен, Сяоцинь; Сюй, Цин-Хуа; Цао, Юн (25 октября 2019 г.). «Золотые наностержни, усиленные композитные наночастицы сопряженного полимера/фотосенсибилизатора для одновременной флуоресцентной визуализации с двухфотонным возбуждением и фотодинамической терапии» . Наномасштаб . 11 (41): 19551–19560. дои : 10.1039/C9NR05488J . ISSN 2040-3372 . ПМИД 31578535 . S2CID 203128714 .