Fakultätsbericht 2016-2017

Professur für Physikalische Chemie, Molekulare Photonik Prof. Dr. Benjamin Dietzek Forschungsschwerpunkte  Chemie und Physik angeregter elektronischer Zustände in Molekülen, Makromolekülen und Materialien  Entwicklung spektroelektrochemischer Verfahren zur Charakterisierung angeregter elektronischer Zustände in langlebigen Intermediaten von Elektronentransferkaskaden  Herstellung photokatalytisch aktiver Elektroden auf der Basis molekular funktionalisierter Metalloxide für Anwendungen in der Licht-Energie-Konversion („artifizielle Photosynthese“)  Photochemische Untersuchungen und in situ Spektroskopie zur Charakterisierung molekularer Photokatalysatoren  In cellulo Untersuchung photoinduzierter Reaktionsschritte in Licht-aktivierbaren Wirkstoffen für die photodynamische Therapie 64 — FORSCHUNG Die Umwandlung von Sonnenlicht in speicherbare Energieformen stellt eine zentrale Herausforde- rung wissenschaftlicher aber auch ökonomischer Art dar. Wir beschäftigen uns in diesem Kontext insbesondere mit photoaktiven Elektroden auf der Basis molekular funktionalisierter Halbleiter. In den Arbeiten, die in Kooperation mit Kollegen aus Grenoble und Ulm durchgeführt wurden, konnten wir den Einfluss der molekularen Archi- tektur der Photosensibilisatoren auf die ultra- schnellen photoinduzierten Prozesse und die in- tegralen Photoströme (als Maßzahl für die Funk- Aus Molekülen werden Materialien — Photoaktive Elektroden für die Wasserspaltung tion der Elektroden) charakterisieren. Wir konn- ten zeigen, dass sowohl die sub-10 ps Ladungs- injektion als auch die langsame Ladungsrekom- bination an der Molekül-Halbleiter-Grenzfläche die Funktionalität der Elektrode beeinflussen und die Verankerungsfunktionalität eine entscheiden- de Rolle nicht nur für die chemische Stabilität, sondern auch die Funktionalität der Photoelekt- roden spielt. Des Weiteren wurde im Rahmen der aus der Arbeitsgruppe heraus koordinierten COST Action CM1202 Perspect-H20—Supramolecular Photo- catalytic Water Splitting die erste holistische Vergleichsstudie zu NiOx-basierten Photokatho- den durchgeführt. In dieser Studie wurden die führenden europäischen Arbeitsgruppen (und Firmen) einbezogen, die mit NiOx-basierten mo- lekular funktionalisierten Photokathoden arbei- ten, und die hergestellten Elektrodenmaterialien unter identischen Bedingungen vergleichend charakterisiert. [1] Queriaux, N. et al. (2017): Aqueous Photocurrent Measurements Correlated to Ultrafast Electron Transfer Dynamics at Ruthenium Tris Diimine Sensitized NiO Photocathodes . J. Phys. Chem. C, DOI 10.1021/acs.jpcc.6b12536. [2] Wahyuono, R.A. et al. (2016): ZnO Nanostructures for Dye- Sensitized Solar Cells Using the TEMPO+/TEMPO Redox Mediator and Ruthenium(II) Photosensitizers with 1,2,3-Triazole-Derived Ligands. ChemPlusChem, DOI 10.1002/cplu.201600377. [3] Wood, C.J. et al. (2016): A comprehensive comparison of dye- sensitized NiO photocathodes for solar energy conversion. PhysChemChemPhys, DOI 10.1039/c5cp05326a. Abb. 1. Die Chemie und Physik molekular funktionali- sierter Photokathoden wird in der Arbeitsgruppe untersucht.