Name: vibrational spectra of a n719-chromophore/titania interface from empirical-potential molecular-dynamics simulation, solvated by a room temperature ionic liquid
Uploaded: 2020-01-25T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Vibrational Spectra of a N719-Chromophore/Titania Interface from Empirical-Potential Molecular-Dynamics Simulation, Solvated by a Room Temperature Ionic Liqui

著者らは、デビッド・コーカー教授の有益な議論と、高性能コンピューティングリソースの提供に対する科学財団アイルランド(SFI)に感謝する。この研究は、SFI-NSFC二国間資金スキーム(助成金番号SFI/17/NSFC/5229)と、欧州地域開発基金が共同出資する第3レベル機関研究プログラム(PRTLI)サイクル5によって支援されています。

1. DL_POLYを使用したMDシミュレーションの実行
<ol><li>前の作品12、13から取られた[bmim]+[NTf2]によって溶媒和されたアナターゼチタニア(101)表面に吸着されたN719-染料のDSCシステム初期構造を構築する。VESTA ソフトウェアを使用して必要な構造を描画します。</li>
	<li>N719シス-ディ(チオシアナート)-ビス(2,2'-ビピリドル-4-カルボキシル酸-4'カルボ...

<ol>
	<li>Ohno, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Electrochemical aspects of ionic liquids. , (2011).</li><li>Tefashe, U. M., Nonomura, K., Vlachopoulos, N., Hagfeldt, A., Wittstock, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+Cation+on+Dye+Regeneration+Kinetics+of+N719-Sensitized+TiO2+Films+in+Acetonitrile-Based+and+Ionic-Liquid-Based+Electrolytes+Investigated+by+Scanning+Electrochemical+Microscopy.">Effect of Cation on Dye Regeneration Kinetics of N719-Sensitized TiO2 Films in Acetonitrile-Based and Ionic-Liquid-Based Electrolytes Investigated by Scanning Electrochemical Microscopy.</a> Journal of Physical Chemistry C. 116, 4316-4323 (2012).</li><li>Hardin, B. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Energy+and+Hole+Transfer+between+Dyes+Attached+to+Titania+in+Cosensitized+Dye-Sensitized+Solar+Cells.">Energy and Hole Transfer between Dyes Attached to Titania in Cosensitized Dye-Sensitized Solar Cells.</a> Journal of American Chemical Society. 133, 10662-10667 (2011).</li><li>Bai, Y., Mora-Ser&#243;, I., De Angelis, F., Bisquert, J., Wang, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Titanium+Dioxide+Nanomaterials+for+Photovoltaic+Applications.">Titanium Dioxide Nanomaterials for Photovoltaic Applications.</a> Chimerical Reviews. 114, 10095-10130 (2014).</li><li>Teuscher, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetics+of+the+Regeneration+by+Iodide+of+Dye+Sensitizers+Adsorbed+on+Mesoporous+Titania.">Kinetics of the Regeneration by Iodide of Dye Sensitizers Adsorbed on Mesoporous Titania.</a> Journal of Physical Chemistry C. 118, 17108-17115 (2014).</li><li>Long, R., English, N. J., Prezhdo, O. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Minimizing+Electron-Hole+Recombination+on+TiO2+Sensitized+with+PbSe+Quantum+Dots:+Time-Domain+Ab+initio+Analysis.">Minimizing Electron-Hole Recombination on TiO2 Sensitized with PbSe Quantum Dots: Time-Domain Ab initio Analysis.</a> Journal of Physical Chemistry Letters. 5, 2941-2946 (2014).</li><li>Agrawal, S., English, N. J., Thampi, K. R., MacElroy, J. M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Perspectives+on+quantum-based+molecular+simulation+of+excited-state+properties+of+organic+dye+molecules+in+dye-sensitised+solar+cells.">Perspectives on quantum-based molecular simulation of excited-state properties of organic dye molecules in dye-sensitised solar cells.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 14, 12044-12056 (2012).</li><li>Agrawal, S., Dev, P., English, N. J., Thampi, K. R., MacElroy, J. M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+TD-DFT+study+of+the+effects+of+structural+variations+on+the+photochemistry+of+polyene+dyes.">A TD-DFT study of the effects of structural variations on the photochemistry of polyene dyes.</a> Chemical Science. 3, 416-424 (2012).</li><li>Dev, P., Agrawal, S., English, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+Assessment+for+Predicting+Charge-Transfer+Excitations+of+Dyes+in+Complexed+State:+A+Study+of+Triphenylamine-Donor+Dyes+on+Titania+for+Dye-Sensitized+Solar+Cells.">Functional Assessment for Predicting Charge-Transfer Excitations of Dyes in Complexed State: A Study of Triphenylamine-Donor Dyes on Titania for Dye-Sensitized Solar Cells.</a> Journal of Physical Chemistry A. 117, 2114-2124 (2012).</li><li>Lyons, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silicon-bridged+triphenylamine-based+organic+dyes+for+efficient+dyesensitised+solar+cells.">Silicon-bridged triphenylamine-based organic dyes for efficient dyesensitised solar cells.</a> Solar Energy. 160, 64-75 (2018).</li><li>Lyons, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organic+Dyes+Containing+Coplanar+Dihexyl-Substituted+Dithienosilole+Groups+for+Efficient+Dye-Sensitised+Solar+Cells.">Organic Dyes Containing Coplanar Dihexyl-Substituted Dithienosilole Groups for Efficient Dye-Sensitised Solar Cells.</a> International Journal of Photo-Energy. , 7594869 (2017).</li><li>Byrne, A., English, N. J., Schwingenschlogl, U., Coker, D. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dispersion+and+Solvation+Effects+on+the+Structure+and+Dynamics+of+N719+Adsorbed+to+Anatase-Titania+Surfaces+in+Room-Temperature+Ionic+Liquids:+An+ab+initio+Molecular+Simulation+Study.">Dispersion and Solvation Effects on the Structure and Dynamics of N719 Adsorbed to Anatase-Titania Surfaces in Room-Temperature Ionic Liquids: An ab initio Molecular Simulation Study.</a> Journal of Physical Chemistry C. 120, 21-30 (2016).</li><li>Byrne, A., English, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+systematic+study+via+ab+initio+MD+of+the+effect+solvation+by+room+temperature+ionic+liquid+has+on+the+structure+of+a+chromophore-titania+interface.">A systematic study via ab initio MD of the effect solvation by room temperature ionic liquid has on the structure of a chromophore-titania interface.</a> Computational Materials Science. 141, 193-206 (2018).</li><li>Krishnan, Y., Byrne, A., English, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vibrational+Study+of+Iodide-Based+Room-Temperature+Ionic-Liquid+Effects+on+Candidate+N719-Chromophore/Titania+Interfaces+for+Dye-Sensitised+Solar-Cell+Applications+from+Ab+initio+Based+Molecular-Dynamics+Simulation.">Vibrational Study of Iodide-Based Room-Temperature Ionic-Liquid Effects on Candidate N719-Chromophore/Titania Interfaces for Dye-Sensitised Solar-Cell Applications from Ab initio Based Molecular-Dynamics Simulation.</a> Energies. 11, 2570 (2018).</li><li>Hengerer, R., Bolliger, B., Erbudak, M., Gr&#228;atzel, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structure+and+stability+of+the+anatase+TiO2+(101)+and+(001)+surfaces.">Structure and stability of the anatase TiO2 (101) and (001) surfaces.</a> Surface Science. 460, 162-169 (2000).</li><li>Bandaru, S., English, N. J., MacElroy, J. M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Implicit+and+explicit+solvent+models+for+modeling+a+bifunctional+arene+ruthenium+hydrogen-storage+catalyst:+a+classical+and+ab+initio+molecular+simulation+study.">Implicit and explicit solvent models for modeling a bifunctional arene ruthenium hydrogen-storage catalyst: a classical and ab initio molecular simulation study.</a> Journal of Computational Chemistry. 35, 683-691 (2014).</li><li>Mosconi, E., Selloni, A., De Angelis, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solvent+effects+on+the+adsorption+geometry+and+electronic+structure+of+dye-sensitized+TiO2:+a+first-principles+investigation.">Solvent effects on the adsorption geometry and electronic structure of dye-sensitized TiO2: a first-principles investigation.</a> Journal of Physical Chemistry C. 116, 5932-5940 (2012).</li><li>Bahers, T. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+Dye-Sensitized+Solar+Cells:+From+Theory+to+Experiment.">Modeling Dye-Sensitized Solar Cells: From Theory to Experiment.</a> Journal of Physical Chemistry Letter. 4, 1044-1050 (2013).</li><li>Preat, J., Michaux, C., Andr&#233;, J., Perp&#232;te, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pyrrolidine-Based+Dye-Sensitized+Solar+Cells:+A+Time-Dependent+Density+Functional+Theory+Investigation+of+the+Excited+State+Electronic+Properties.">Pyrrolidine-Based Dye-Sensitized Solar Cells: A Time-Dependent Density Functional Theory Investigation of the Excited State Electronic Properties.</a> International Journal of Quantum Chemistry. 112, 2072-2084 (2012).</li><li>Byrne, A., Krishnan, Y., English, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ab+initio+Molecular-Dynamics+Studies+of+the+Effect+of+Solvation+by+Room-Temperature+Ionic+Liquids+on+the+Vibrational+Properties+of+a+N719-chromophore/Titania+Interface.">Ab initio Molecular-Dynamics Studies of the Effect of Solvation by Room-Temperature Ionic Liquids on the Vibrational Properties of a N719-chromophore/Titania Interface.</a> Journal of Physical Chemistry C. 122, 26464-26471 (2018).</li><li>De Angelis, F., Fantacci, S., Selloni, A., Nazeeruddin, M. K., Gr&#228;tzel, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=First-principles+modeling+of+the+adsorption+geometry+and+electronic+structure+of+Ru+(II)+dyes+on+extended+TiO2+substrates+for+dye-sensitized+solar+cell+applications.">First-principles modeling of the adsorption geometry and electronic structure of Ru (II) dyes on extended TiO2 substrates for dye-sensitized solar cell applications.</a> Journal of Physical Chemistry C. 114, 6054-6061 (2010).</li><li>Schiffmann, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protonation-dependent+binding+of+ruthenium+bipyridyl+complexes+to+the+anatase+surface.">Protonation-dependent binding of ruthenium bipyridyl complexes to the anatase surface.</a> Journal of Physical Chemistry C. 114, 8398-8404 (2010).</li><li>Canongia Lopes, J. N., Deschamps, J., Padua, A. A. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+Ionic+Liquids+Using+a+Systematic+All-Atom+Force+Field.">Modeling Ionic Liquids Using a Systematic All-Atom Force Field.</a> Journal of Physical Chemistry B. 108, 2038-2047 (2004).</li><li>Hoover, W. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Canonical+dynamics:+equilibrium+phase-space+distributions.">Canonical dynamics: equilibrium phase-space distributions.</a> Physical Reviews A. 31, 1695 (1985).</li><li>Allen, M. P., Tildesley, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Computer Simulation of Liquids. , (2017).</li><li>Jorgensen, W. L., Maxwell, D. S., Tirado-Rives, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+and+Testing+of+the+OPLS+All-Atom+Force+Field+on+Conformational+Energetics+and+Properties+of+Organic+Liquids.">Development and Testing of the OPLS All-Atom Force Field on Conformational Energetics and Properties of Organic Liquids.</a> Journal of American Chemical Society. 118 (45), 11225-11236 (1996).</li><li>Matsui, M., Akaogi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+Dynamics+Simulation+of+the+Structural+and+Physical+Properties+of+the+Four+Polymorphs+of+TiO2.">Molecular Dynamics Simulation of the Structural and Physical Properties of the Four Polymorphs of TiO2.</a> Molecular Simulation. 6, 239-244 (1991).</li><li>Todorov, I. T., Smith, W., Trachenko, K., Dove, M. 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S., Bowman, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+ab+initio+calculation+of+anharmonic+vibrational+frequencies:+Local-monomer+theory+and+application+to+HCl+clusters.">On the ab initio calculation of anharmonic vibrational frequencies: Local-monomer theory and application to HCl clusters.</a> Journal of Chemical Physics. 139, 164115 (2013).</li><li>Jaeqx, S., Oomens, J., Cimas, A., Gaigeot, M. P., Rijs, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gas-Phase+Peptide+Structures+Unraveled+by+Far-IR+Spectroscopy:+Combining+IR-UV+Ion-Dip+Experiments+with+Born-Oppenheimer+Molecular+Dynamics+Simulations.">Gas-Phase Peptide Structures Unraveled by Far-IR Spectroscopy: Combining IR-UV Ion-Dip Experiments with Born-Oppenheimer Molecular Dynamics Simulations.</a> Angewandte Chemie International Edition. 126, 3737-3740 (2014).</li><li>Hoffmann, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+Extended+H&#252;ckel+Theory.+I.+Hydrocarbons.">An Extended H&#252;ckel Theory. I. Hydrocarbons.</a> Journal of Chemical Physics. 39, 1397-1412 (1963).</li><li>Chemical Computing Group. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Molecular Operating Environment software. , (2019).</li><li>Finnie, K. S., Bartlett, J. R., Woolfrey, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vibrational+spectroscopic+study+of+the+coordination+of+(2,+2'-bipyridyl-4,+4'-dicarboxylic+acid)+ruthenium+(II)+complexes+to+the+surface+of+nanocrystalline+titania.">Vibrational spectroscopic study of the coordination of (2, 2'-bipyridyl-4, 4'-dicarboxylic acid) ruthenium (II) complexes to the surface of nanocrystalline titania.</a> Langmuir. 14, 2744-2749 (1998).</li><li>Le&#243;n, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Vibrational Spectroscopy of Photosensitizer Dyes for Organic Solar Cells. , (2006).</li></ol>

Ab initioシミュレーション技術は実行にコストがかかるため、より長いタイムスケールでシミュレーションを実行するには、DSCシステムの少なくとも一部に対して経験的な力場を使用する必要があります。この目的に向かって、MDのための経験的な、古典的なシミュレーション力場を使用して、[bmim]+ [NTf2]- 溶媒和された界面の同等の原子学的モデルが作成されました。アナター...

色素増感型太陽電池(DSC)では、半導体の光バンドギャップは、光吸収、または感作染料によって橋渡しされます。DCは継続的な再充電を必要とします:したがって、酸化還元電解質は、この一定の充電供給を促進するために不可欠です(通常はI-/I3-、有機溶媒の形で)。これにより、感作色素から電解質への正孔の通過が容易となり、外部回路に通る金属酸化物基板に光励起電子が注入され、最終的にはカソード1で再結合が行われる。DSCの様々な実世界アプリケーションの肯定的な見通しを支える重要な側面は、純度の高い原材料を必要とせずに、その簡単な製造に由来します。これは、シリコンベースの太陽光発電に必要な高い資本コストと超純度とは対照的です。いずれにせよ、低揮発性の室温イオン液体(RTILs)と安定性の低い電解質を交換することによって、DSCの労働寿命のタイムスケールを大幅に改善する見通しは、大きな期待を示しています。RTILsの固体状の物性と液体状の電気特性(低毒性、燃焼性、揮発性など)を1つ組み合わせることで、DSCアプリケーションでの使用に適した優れた候補電解質を構成する。
このようなDSCにおけるRTILsの見通しを考えると、近年、DSCプロトタイプN719-クロモフォア/チタニアのRTILsとのインターフェースを研究する活動が大幅に増加したことは驚くべきことではありません。特に、このようなシステム上の重要な作業は、2、3、4、5、染料2、5の電荷補充動態、電子ホールダイナミクスと伝達3の機械学的ステップ、およびもちろん、これらに対するチタニア基質のナノスケールの影響を含む広範な物理化学的プロセスを考慮した2、3、4、5を行った。
DFTベースの分子シミュレーション、特にAIMDの進歩を念頭に置いて6材料科学、特にDCの分野で非常に有用な原型設計ツールとして7,8,9,10,11、最適な機能選択の重要な評価が不可欠である8,9と、AIMD技術は、DSC半導体表面における色素構造、吸着モードおよび振動特性に対するかなり重要な分散および明示的なRTILの解決効果を精査するのに非常に有用であることが以前に証明されている。特に、AIMDの採用は、バンドギャップや構造結合などの重要な電子特性の合理的な半定量的な捕獲と予測を達成することに成功しました13および振動スペクトル14refsで。12-14、AIMDシミュレーションは、(101)アナターゼチタニア表面に結合した写真活性N719染色体色素に対して広範囲に行われ、[bmim]の存在下で電子特性と構造特性の両方を評価した。+[NTf2]-12,13と [bmim]+[私]-14[bmim]の場合の振動スペクトルに加えて、RTILs+[私]-14.特に半導体表面の剛性15は、その固有の比較写真活性とは別に、(101)アナターゼインタフェースを作るAIMDシミュレーション内で表面がわずかに変化しました12,13,14適切な選択。ref. 12が示すように、カチオンと表面の間の平均距離は約0.5Å下がり、カチオンと陰イオンの平均分離は0.6Å減少し、カチオンが上昇していた色素の周りの最初の層におけるRTILsの顕著な変化エージ1.5Åは、色素の中心からさらに、RTIL−溶媒和系における明示的な分散相互作用によって直接引き起こされた。N719染料の構成に吸着した非物理的なキンキングは、真空中に明示的な分散効果を導入した結果でもあった。ref. 13では、明示的なRTILの解決と機能的選択の構造的効果がDSSCの挙動に影響を及ぼすかどうかの解析を行い、分散の明示的な解決と処理の両方が非常に重要であると結論付けました。ref. 14では、他のグループの高品質な実験振動スペクトルデータを使用して、特定の効果を明示的な[bmim]の両方で体系的にベンチマークしました。+[私]-refsで確立された分散の解決および正確な処理。顕著なスペクトルモードの特徴の再生に12&13;これは、明示的な溶媒における触媒のAIMDモデリングの場合の構造特性と動的特性の両方に対する以前の知見を反映して、分散相互作用の正確な処理と共に、明示的な解決が重要であるという結論につながった16.実際、MosconiらはDSCシミュレーションのDFT処理に対する明示的な解決効果の印象的な評価も行っています。17.バハーズら18TD-DFTレベルで関連するスペクトルと一緒に色素の実験的吸収スペクトルを研究;これらのTD-DFTスペクトルは、それらの実験的な対応とのそれらの計算された遷移の点で非常によく一致した。さらに、ピロリジン(PYR)誘導体の吸収スペクトルは、Preatらによっていくつかの溶媒で研究された19では、染料の幾何学的構造や電子構造に関する重要な洞察を提供し、PYRベースのDSSCの特性を最適化するのに役立つ適切な構造改変を行います。
DFTとAIMDの両方の重要な貢献を、構造、電子および振動のスタンドポイントからの明示的な解決や分散相互作用の適切な処理などの重要な技術的事項を含む、DSCの特性と機能の正確なモデリングに向けて明確に確立した7、電子および振動の立場から、9、10、11、12、13、14、- 今 -現在の研究 - 焦点は、そのようなプロトタイプDSCシステムの構造および振動特性のアポサイトおよび合理的な予測に対処するために経験的潜在的なアプローチをどれだけうまく調整できるかという実用的な問題に向かって回り、[bmim]+ [NTf2]- RTILのケースとしてアナターゼ(101)に吸着したN719染料を取る。これは、DSCシミュレーション7と金属酸化物表面に取り組むために利用可能なフォースフィールドベースの分子シミュレーション活動と方法論的機械の大規模なコーパスだけでなく、計算コストvis-à-vis DFTベースのアプローチが驚異的に減少し、偏った相サンプリングアプローチとの非常に効率的な結合の可能性があるため、非常に効率的な位相空間と構造進化を捕捉する可能性があるため、重要です。周囲温度で固体のような物理的特性によって支配される。したがって、DFTとAIMDの両方と振動スペクトル14の実験データによって知らされたフォースフィールドアプローチの測定と最適化に関するこのオープンな質問によって動機づけられ、N719色素の原子速度自動相関(VACF)の質量加重フーリエ変換を使用して、MDからの振動スペクトル予測における実証的な潜在的性能を評価するという差し迫った課題に目を向ける。1つの重要な関心事は、RTILの異なる部分電荷パラメータ化が振動スペクトル予測にどのような影響を与えるかであり、特にこの点に特に注意が払われ、実験およびAIMD20に対して最適なスペクトルモード予測のための力場を調整するより広範なタスクが与えられた。

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>This was a molecular simulation, so no experimental equipment was used.</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>The name of the software was DL-POLY (the &#39;Classic&#39; version of which is available under GnuPublic Licence, via sourceforge)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

vibrational spectra of a n719-chromophore/titania interface from empirical-potential molecular-dynamics simulation, solvated by a room temperature ionic liquid

光吸収性色素に接触する光活性金属酸化物表面の振動スペクトル、およびその他の構造的、エネルギッシュおよびスペクトル特性の正確な分子シミュレーション予測は、物理化学における継続的でいばらの挑戦です。このことを念頭に置いて、分子動力学(MD)シミュレーションは、広く研究された室温イオンによって溶媒和された、よく代表的で原型的な色素増感太陽電池(DSC)に最適化された経験電位を用いて行った。 液体(RTIL)、[bmim]を装って+[NTf2]-101アナターゼチタニアに吸着したN719感作染料を溶媒和するRTIL。その際、RTILを電解ホールアクセプターとして使用してN719色素の動的および振動特性を調節し、MDからの質量加重速度自己相関関数のフーリエ変換を介してDSC光活性インターフェースのスペクトルを推定する方法に関する重要な洞察が得られました。取得した振動スペクトルを実験スペクトルとab initio分子動力学(AIMD)からサンプリングしたものと比較した。特に、MDから生成される様々な経験電位スペクトルは、イオン液体の電荷電荷パラメータ化が振動スペクトル予測にどのように影響するかについての洞察を提供する。いかなる場合でも、AIMDと実験によって検証された場合、経験的な力場モデルの慎重な適合は、DSCの振動特性を処理する上で効果的なツールであることが示されています。

結合モチーフの構造特性 4つの異なる部分電荷セットの代表的な結合モチーフは、MDの15psの後に図2に示されています。図2aにおいて、上記の文献由来電荷に対して、表面陽子との水素結合相互作用が顕著であることがわかる。軌道の慎重な分析から、水素結合は主に表面陽子結合であり、他の3つ...

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Vibrational Spectra of a N719-Chromophore/Titania Interface from Empirical-Potential Molecular-Dynamics Simulation, Solvated by a Room Temperature Ionic Liquid

色素増感型太陽電池をRTILsによって溶媒和した。最適化された経験的電位を用いて、振動特性を計算するために分子動力学シミュレーションを適用した。得られた振動スペクトルを実験とab initio分子動力学と比較した。さまざまな経験的な電位スペクトルは、イオン液体の電荷パラメータ化が振動スペクトル予測にどのように影響するかを示す。

経験電位分子動力学シミュレーションによるN719-クロモフォア/チタニア界面の振動スペクトル、室温イオン液体による溶媒和

The accurate molecular simulation prediction of vibrational spectra, and other structural, energetic and spectral characteristics, of photo-active ...

このプロトコルは、原型色素増感太陽電池システムの構造的および振動特性の合理的な予測に対処するために、実証的な潜在的アプローチをどれだけうまく調整できるかを取り扱う。これは、さまざまなサンプリングアプローチの可能性を伴う計算コストのアプローチが驚異的に減少するため、重要です。分子動的シミュレーションを実行するには、シミュレーションソフトウェアファイルDL_POLY開き、ロペスの整った力場を使用します。経験的電位を介して室温イオン液体構成を緩和する。その後、リラクゼーションプロセスでチタニアの移動性を含む松井・アカオギ力場を使用してアナターゼをモデル化します。共役勾配最小化相対終了勾配勾配 0.0001 でジオメトリ最適化を実行するには、NVT アンサンブルで 300 ケルビンで 1 つのフェムト秒の時間ストップを使用して、フィールド ファイルに 15 ピコ秒の最適化を指定します。端末でDL_POLYを実行するには、DL_POLYを入力します。制御ファイルX.In、NVTに Nose-Hoover を指定し、1 つのフェムト秒ごとに位置速度軌道を印刷することを選択します。アナターゼ表面の場合、X軸21オングストロームと21オングストロームのy軸を持つ平行な表面を室温イオン液体に投影するxおよびyの実験室軸に沿って周期的であることを確認してください。明示的な溶媒を使用した色素増感太陽電池システムが827原子で構成されていることを確認してください。液胞の場合、システム内に347個の原子が存在するはずです。Lennard-Jones パラメータのフィールド ファイルで、ローレンツ ベルテロット結合規則を適用し、Lennard-Jones の算術平均と、非接着相互作用タブの下のフィールド ファイルの下部にある経験力フィールドの経験的な力の深さについて、レナード・ジョーンズの幾何平均を入力します。長距離静電を処理するには、10 オングストロームの非接着カットオフ長を使用して Ewald メソッドを適用し、コントロール ファイル内の Ewald メソッドの実際の空間減衰パラメータを非接着カットオフ長あたり約 3.14 に設定します。次に、Ewaldのベクトル数を選択して、コントロールファイル内で10倍から負の5分の1のEwald評価で相対許容差を確保します。出力のシステム圧力が数パーセント以内に収束して非接合カットオフ長を選択するまで、REVCONファイルを設定として変更して、一連の潜在的なエネルギー評価を実行します。履歴ファイルから、Python ダイアトム速度を別々に使用します。各ステップで個々のx、yおよびzの速度を抽出するために、端子でpy。速度自動相関関数を計算するには、vacf151005 を使用します。と入力し、classical_dye_autocore。ターミナルにshin。速度自動相関関数は、すべてのダイアトムについて計算されます。分子動力学からスペクトルを計算するには、色素の原子速度自動相関関数の質量加重フーリエ変換を使用して、Python MWPSを使用します。と入力し、run_all_4。ターミナルでsh。質量加重パワースペクトルが計算されます。インペリアル潜在的な基分子動的シミュレーションの室温イオン液体の部分変化セットを評価して相互に比較できるようにするには、文献電荷のテーブルを準備し、DL-POLYのフィールドファイル形式にこのテーブルを入力します。マルライク室温イオン液体電荷を計算するには、ab-initio分子動力学の軌道の4点にわたって平均を平均し、文献電荷の表を再正規化して準備し、DL-POLYのフィールドファイル形式にテーブルを入力します。EHT解析を行うために、分子作動環境ソフトウェアパッケージに実装されたab-initio分子動力学の軌跡の平均は4点を超える。文献の料金のテーブルを再正規化して準備し、DL-POLY のフィールド ファイル形式にフィールドを入力します。ここで、分子動力学の15ピコ秒後の4つの異なる部分電荷セットの代表的な結合モチーフが示されている。文献由来電荷が実証されるように、表面プロトンとの顕著な水素結合相互作用が観察され得る。しかし、3つのab-initio分子動力学導電荷セットは、表面プロトンとの強いクーロン相互作用を特徴としない。実際、文献由来のケースにおける部分的電荷の大きさは、ab-initio分子動力学から様々な方法でサンプリングされたものに比べて、より大きな大きさの部分的な室温イオン液体電荷に関連して、より少ない電荷シールドをもたらす。興味深いことに、Mulliken由来電荷セットは、アナターゼ表面に結合酸素原子を有する顕著な水素結合を有する色素の一定の持続的なキンキングを示す。より良い品質の電荷は、AB-initio分子動力学から適合し、Grimme-D3分散を特徴とするPEVベースのボルン・オッペンハイマー分子動力学と一致する、より現実的なN719結合モチーフに導きます。質量重み付けされたab-initio分子動力学速度自己相関関数スペクトル解析結果は、300〜400センチメートル領域における分光ピークのクラスターを示す。古典的なスペクトルに存在する主なピークは、文献由来の電荷の600センチメートルと800センチメートル、Mulliken料金の525センチメートルと800センチメートル、EHT料金の675、810、900センチメートル、ヒルシュフェルト料金の650、800、900センチメートルです。チタニアのジオメトリの初期構造を全方向で確認してください。力場を最適化するために、分子動力学の予測通りに振動スペクトルにおける経験電位を評価するために使用することができる。ab-initio分子動力学は、効果的かつ有望な戦略です。分子動力学の使用は、シミュレーションにおいても重要であり、色素増感太陽電池のプロトタイプを可能にする可能性が高い

Research

JoVE Journal

Chemistry

Untargeted Metabolomics from Biological Sources Using Ultraperformance Liquid Chromatography-High Resolution Mass Spectrometry (UPLC-HRMS)

Untargeted Metabolomics from Biological Sources Using Ultraperformance Liquid Chromatography-High Resolution Mass Spectrometry UPLC-HRMS

ウルトラパフォーマンス液体クロマトグラフィー - 高分解能質量分析（UPLC-HRMS）を使用した生物源から非標的メタボロミクス

Here we present a workflow to analyze the metabolic profiles for biological samples of interest including; cells, serum, or tissue. The sample is first ...

化学

Isolation and Preparation of Bacterial Cell Walls for Compositional Analysis by Ultra Performance Liquid Chromatography

超高性能液体クロマトグラフィーによる組成解析のための細菌細胞壁の分離と調製

The bacterial cell wall is critical for the determination of cell shape during growth and division, and maintains the mechanical integrity of cells in the ...

Highly Stereoselective Synthesis of 1,6-Ketoesters Mediated by Ionic Liquids: A Three-component Reaction Enabling Rapid Access to a New Class of Low Molecular Weight Gelators

イオン液体によって媒介1,6-ケトエステルの高立体選択的合成：低分子ゲル化剤の新しいクラスへの迅速なアクセスを有効にする三成分の反応

In organic chemistry ionic liquids (ILs) have emerged as safe and recyclable reaction solvents. In the presence of a base ILs can be deprotonated to form ...

Preparation of Carbon Nanosheets at Room Temperature

室温における炭素ナノシートの作製

Amphiphilic molecules equipped with a reactive, carbon-rich "oligoyne" segment consisting of conjugated carbon-carbon triple bonds self-assemble into ...

Synthesis and Exfoliation of Discotic Zirconium Phosphates to Obtain Colloidal Liquid Crystals

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Due to their abundance in natural clay and potential applications in advanced materials, discotic nanoparticles are of interest to scientists and ...

Temperature-programmed Deoxygenation of Acetic Acid on Molybdenum Carbide Catalysts

モリブデンカーバイド触媒上の酢酸の昇温脱酸素化

Temperature programmed reaction (TPRxn) is a simple yet powerful tool for screening solid catalyst performance at a variety of conditions. A TPRxn system ...

From Molecules to Materials: Engineering New Ionic Liquid Crystals Through Halogen Bonding

分子から素材まで: ハロゲン結合を介して新しいイオン液体結晶工学

Herein, we demonstrate that a bottom-up approach, based on halogen bonding (XB), can be successfully applied for the design of a new type of ionic liquid ...

Total Internal Reflection Absorption Spectroscopy (TIRAS) for the Detection of Solvated Electrons at a Plasma-liquid Interface

Total Internal Reflection Absorption Spectroscopy TIRAS for the Detection of Solvated Electrons at a Plasma-liquid Interface

プラズマ ・液体界面の溶媒和電子を検出するための全内部反射吸収分光法 (TIRAS)

The total internal reflection absorption spectroscopy (TIRAS) method presented in this article uses an inexpensive diode laser to detect solvated ...

Microfluidic Preparation of Liquid Crystalline Elastomer Actuators

液晶エラストマーのアクチュエータのマイクロの準備

This paper focuses on the microfluidic process (and its parameters) to prepare actuating particles from liquid crystalline elastomers. The preparation ...

Multiscale Sampling of a Heterogeneous Water/Metal Catalyst Interface using Density Functional Theory and Force-Field Molecular Dynamics

密度汎関数理論と力場分子動力学を用いた異種水/金属触媒インタ フェースのマルチ サンプリング

A significant number of heterogeneously-catalyzed chemical processes occur under liquid conditions, but simulating catalyst function under such conditions ...