H - Electricity – 01 – L
Patent
H - Electricity
01
L
H01L 51/00 (2006.01) H01L 51/30 (2006.01)
Patent
CA 2345150
Excitation of a triad artificial photosynthetic reaction center consisting of a porphyrin (P) convalently linked to a fullerene electron acceptor (C60) and a carotenoid secondary donor (C) leads to the formation of a long-lived C.+-P- C60.- charge-separated state via photoinduced electron transfer. This reaction occurs in a frozen organic glass down to at least 8 K. At 77 K, charge recombination of C.+-P-C60.- occurs on the µs time scale, and yields solely the carotenoid triplet state. In the presence of a small (20mT) static magnetic field, the lifetime of the charge-separated state is increased by 50 %. This is ascribed to the effect of the magnetic field on interconversion of the singlet and triplet biradicals. At zero field, the initially formed singlet biradical state is in equilibrium with the three triplet biradical sublevels, and all four states have comparable populations. Decay to the carotenoid triplet only occurs from the three triplet sublevels. In the presence of the field, the S and T0 states are still rapidly interconverting, but the T+ and T- states are isolated from the other two due to the electronic Zeeman interaction, and are not significantly populated. Under these conditions, recombination to the triplet occurs only from T0, and the lifetime of the charge-separated state increases. This effect can be used as the basis for a magnetically controlled optical or optoelectronic switch (e.g. AND gate).
L'excitation d'un centre de réaction photosynthétique artificielle à trois constituants formant un triplet composé d'une porphyrine (P) liée par covalence à un accepteur d'électron fullerène (C¿60?) et d'un donneur secondaire caroténoïde (C) provoque la formation d'un état de charges séparées C?.+¿-P-C¿60??.-¿ à longue durée de vie via le transfert d'électrons induit par des photons. Cette réaction se produit dans un verre organique gelé pour des températures d'au moins 8K. A 77 K, la recombinaison des charges de C?.+¿-P-C¿60??.-¿ s'effectue à l'échelle de temps de la µs, et ne produit que l'état triplet caroténoïde. En présence d'un champ magnétique statique faible (20 mT), la durée de vie de l'état de charges séparées augmente de 50 %. Ceci est dû à l'effet du champ magnétique sur l'interconversion de l'état singulet et triplet des biradicaux. A un champ zéro, l'état singulet du biradical formé au départ est en équilibre avec les trois sous-niveaux de l'état triplet du biradical, et les quatre états ont des populations comparables. La désintégration en état triplet caroténoïde ne s'effectue qu'à partir des trois sous-niveaux de l'état triplet. En présence du champ, les états S et T¿0? sont encore en interconversion rapide, cependant les états T¿+? et T¿-? sont isolés des deux autres en raison de l'interaction électronique de Zeeman, et ne sont pas significativement peuplés. Dans ces conditions, l'état triplet n'existe qu'à partir de l'état T¿0? et la durée de vie de l'état de charges séparées augmente. Cet effet peut être utilisé en tant que base pour un commutateur optique ou optoélectronique à commande magnétique (par exemple une porte ET (exclusif)).
Gust John D. Jr.
Moore Ana L.
Moore Thomas A.
Arizona Board Of Regents Acting On Behalf Of Arizona State Unive
Cassan Maclean
Gust John D. Jr.
Moore Ana L.
Moore Thomas A.
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