Localization and transport of excitation energy in inhomogeneous supramolecular arrays

Promotie: dhr. S.M. Vlaming, 16.15 uur, Academiegebouw, Broerstraat 5, Groningen
Proefschrift: Localization and transport of excitation energy in inhomogeneous supramolecular arrays
Promotor(s): prof.dr. J. Knoester
Faculteit: Wiskunde en Natuurwetenschappen
Contact: Sebastiaan Vlaming,tel. 050-363 8691, e-mail: s.m. vlaming@rug.nl

Biologische licht-absorptie inspiratie voor nanotechnologie

Biologische systemen, zoals bijvoorbeeld plantaardige en bacteriële fotosynthesecomplexen, vervullen een breed scala aan functies met een indrukwekkende efficiëntie. Zij vormen een inspiratiebron voor de nanotechnologie, waarin wordt geprobeerd om functionele structuren op de nanometer-schaal te fabriceren. Twee toepassingen waarin wij in het bijzonder in zijn geïnteresseerd, zijn een efficiënte absorptie van licht (waarbij het creëren van op natuurlijke systemen gebaseerde zonnecellen een logisch doel is) en het efficiënt transporteren van energie. Geïnspireerd door analoge biologische structuren wordt daarom gekeken naar de eigenschappen van zogenaamde supramoleculaire structuren: complexen van moleculen die collectief licht absorberen en energie transporteren.

Sebastiaan Vlaming onderzocht de optische eigenschappen en de transporteigenschappen van dit soort complexen. Meer specifiek bestudeerde hij het effect van wisselwerkingen met de wanordelijke omgeving waarin deze ketens zich onvermijdelijk bevinden. Hij toont aan dat een grotere gradiënt in de excitatie-energie van een keten niet noodzakelijkerwijs het transport versnelt, en de optimale gradiënt kan worden berekend. Verder is het effect van een sterk wanordelijke omgeving, met relatief grote kans op sterke fluctuaties in de systeemparameters, op dit soort systemen bestudeerd. Het blijkt dat zulke wanorde zowel grote kwalitatieve als kwantitatieve veranderingen in de optische eigenschappen van dit soort ketens bewerkstelligt. Tenslotte is, door vergelijking met experimentele spectra, de microscopische structuur van door porfyrine gevormde nanocylinders bepaald.

Het onderzoek werd uitgevoerd bij het Zernike Institute for Advanced Materials, afdeling Theoretische Fysica.