(Spektro) Elektrochemická studie derivátů cibalackrotu – potenciální chromofory pro singletové štěpení

0557932 - ÚFCH JH 2024 RIV CZ cze C - Konferenční příspěvek (zahraniční konf.)
Šimková, Ludmila - Lušpai, Karol - Klíma, Jiří - Ludvík, Jiří
(Spektro) Elektrochemická studie derivátů cibalackrotu – potenciální chromofory pro singletové štěpení.
[(Spectro) Electrochemical Study of Cibalackrot Derivatives – Potential Chromophores for Singlet Fission
.]
41. Moderní elektrochemické metody. Sborník přednášek. Ústí nad Labem: Best servis, 2022 - (Navrátil, T.; Fojta, M.; Schwarzová, K.), s. 190-194. ISBN 978-80-905221-9-0.
[Moderní elektrochemické metody /41./. Jetřichovice (CZ), 22.05.2022-26.05.2022]
Grant CEP: GA ČR(CZ) GA19-22806S
Institucionální podpora: RVO:61388955
Klíčová slova: Cibalackrot * Singlet fission * Reduction * EPR * Spectroelectrochemistry
Obor OECD: Electrochemistry (dry cells, batteries, fuel cells, corrosion metals, electrolysis)

V posledních letech je věnovaná velká pozornost zvýšení účinnosti solárních článků. Jednou z uvažovaných možností je využití fotofyzikálního procesu označovaného jako singlet fission (SF), neboli štěpení singletu 1. Jedná se o děj, v jehož průběhu jedna molekula v excitovaném singletovém stavu předá polovinu své energie druhé, sousední molekule v základním stavu za vzniku dvou tripletově excitovaných molekul 2. Takto se po separaci nábojů mohou generovat z jednoho fotonu dva elektrony, což představuje nadějný směr pro zvýšení účinnosti solárních článků. Tento efekt je laboratorně prokázán i teoreticky ověřen, ale k uvedení do praxe dosud chybí vhodný, dostatečně stabilní materiál. V současné době probíhá syntéza a studium několik typů chromoforů pro SF. Slibnými kandidáty se ukázaly velké aromatické uhlovodíky biradikaloidů například substituované difenylisobenzofurany 3 a cibalackroty, sloučeniny blízké indigu, kterým jsme se nově začali věnovat.
Molekula indiga je považována za hlavní příklad biradikáloidu s vhodnou singletovou a tripletovou excitační energií pro singletové štěpení 2. Jako kandidát na SF je ale vyřazen kvůli rychlému podléhání fotochemické cis-trans izomeraci dvojné vazby a přenosu protonu z dusíku na kyslík. Naopak průmyslově užívané barvivo cibalackrot odvozené od indiga by mohlo představovat vhodného kandidáta pro SF. Stejně jako indigo splňuje energetické podmínky pro SF a navíc má obě zmíněné deaktivační cesty blokovány.
Pro případné použití nového chromoforu v solárních článcích je nezbytné studium redoxních vlastností v souvislosti s UV-vis a EPR spektry. S využitím skutečnosti, že určitý substituent má malý vliv na elektronové excitační energie a pravděpodobně další vlastnosti relevantní pro štěpení singletu, vybrali jsme řadu derivátů cibalackrotu syntetizovaných pro případné využití v praktických aplikacích singletového štěpeni a lišících se strukturními aspekty (Obr. 1) s cílem nalézt pravidlo pro návrh nejslibnějšího chromoforu pro SF. Svoji pozornost jsme proto zaměřili nejen na studium oxidace a redukce ale zapojili jsme i in situ UV-vis a EPR spektroelektrochemické metody za účelem charakterizace struktury a stability elektrochemicky generovaných aktivovaných (vč. radikálových) částic.

Recently, substantial attention has been paid to the search for suitable chromophores for singlet fission. This photophysical effect promises to increase the maximum of theoretical efficiency of solar cells. One type of candidates are derivatives of cibalackrot. Redox properties are critical for their use. Our electrochemical work is focused on the study of oxidation and reduction of a series of substituted cibalackrot derivatives using classic voltammetric techniques and their combination with in situ UV-vis and EPR spectroscopy. The results show the reversible formation of the radical anion (cation) in the first reduction (oxidation) step enabling determination of ´´electrochemical´´ HOMO-LUMO gap.
Trvalý link: http://hdl.handle.net/11104/0331822