Ultrafast internal conversion in a low band gap polymer for photovoltaics: experimental and theoretical study

文献情報

出版日 2012-02-13
DOI 10.1039/C2CP23917E
インパクトファクター 3.676
著者

Daniele Fazzi, Margherita Maiuri, Daniele Brida, Giulio Cerullo


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要旨

Ultrafast dynamics upon photoexcitation in a low band gap polymer for photovoltaics is investigated both experimentally and theoretically. Our work sheds light on the excess energy relaxation processes occurring immediately after photon absorption and responsible for dissipation in the photovoltaic process of light harvesting and energy storage. A peculiar non-adiabatic decay path through a conical intersection (CI) between the higher excited state S2 and the first singlet state S1 is identified by ultrafast spectroscopy and theoretical calculations. Ultrafast twisting of the initially flat conformation in S2 drives the system to the CI connecting the two potential energy surfaces, actually eliciting an internal conversion within 60 femtoseconds, followed by planarization along the adiabatic surface in S1. Relaxed potential energy profiles (PEPs) of ground and lowest excited states along a dihedral coordinate, calculated within the time dependent density functional theory (TDDFT) approach, support the S2/S1 CI mechanism. Furthermore a screening of the widely used hybrid and range separated exchange–correlation (XC) DFT functionals has been carried out finding different descriptions of S2/S1 PEPs and good agreement between experimental data and long-range corrected DFT.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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