Center for Nanoscale Materials (CNM) gebruikers van de Northwestern University, in samenwerking met de Nanophotonics Group van het Argonne National Laboratory, rapporteer de functionalisering van op porfyrine gebaseerde metaal-organische raamwerken (MOF's) met CdSe / ZnS core / shell quantum dots (QD's) voor de verbetering van lichtoogst via energieoverdracht van de QD's naar de MOF's. Dit werk effent de weg voor de ontwikkeling van efficiënte lichtoogstcomplexen voor de omzetting van zonne-energie.

Vanwege hun efficiënte energietransporteigenschappen, op porfyrine gebaseerde MOF's zijn aantrekkelijke verbindingen voor toepassingen in de fotochemie op zonne-energie. Echter, hun absorptiebanden bieden een beperkte dekking in het zichtbare spectrale bereik voor lichtoogsttoepassingen. De brede absorptieband van de QD's in het zichtbare gebied biedt een grotere dekking van het zonnespectrum door QD-MOF hybride structuren. Tijdsopgeloste emissiestudies bij CNM tonen aan dat foto-excitatie van de QD's wordt gevolgd door energieoverdracht naar de MOF's met efficiënties van meer dan 80%.

Deze sensibiliseringsbenadering kan resulteren in een> 50% toename van het aantal fotonen dat wordt geoogst door een MOF-structuur met een enkele monolaag met een monolaag van QD's op het MOF-oppervlak. Porfyrinemoleculen met verschillende substituenten werden gebruikt om de mate van structurele anisotropie in de MOF te veranderen, om bij voorkeur de anisotropie in elektronische koppeling tussen porfyrinen in specifieke richtingen te verhogen, om anisotrope energiemigratie te produceren. Theoretische evaluatie van de koppelingsconstanten werd ook uitgevoerd.