Opis projektu
Dzięki wykorzystaniu DNA jako budulca fotowoltaika organiczna ewoluuje w kierunku następnej generacji
Ostatnie kilkadziesiąt lat stanowi okres dynamicznego rozwoju przemysłu fotowoltaicznego, który może teraz odegrać istotną rolę w przejściu na odnawialne źródła energii. Wciąż nie udaje się jednak znacząco obniżyć kosztów i zwiększyć efektywności przekształcania energii w urządzeniach fotowoltaicznych, tak by móc faktycznie przełamać bariery utrudniające globalne upowszechnienie tej technologii. Samoorganizacja w nanoskali, w szczególności gdy bierze w niej udział DNA, prowadzi do niezwykłych efektów. Finansowany przez UE projekt DNA Funs wykorzystuje metodę wzorcowanego wzrostu trójwymiarowych sieci 3D, aby stworzyć organiczne ogniwa fotowoltaiczne nowej generacji. Wykorzystanie „inteligencji”, rozumianej jako reakcja na sygnały zewnętrzne, mogłoby umożliwić bezstratne propagowanie światła w tych zmontowanych z DNA sieciach cząsteczek, a tym samym pozwolić na przełamanie barier dotyczących kosztów i efektywności w nowej generacji obwodów optycznych wykorzystujących światło i energię.
Cel
Nature has evolved astonishingly diverse structures where the nanoscale assembly of components is key to their functionality. Such nanostructures self-assemble at massive scales and at spatial resolutions surpassing top-down production techniques. The leaves of a single tree, e.g. can cover the area of 10.000 m^2 while every mm^2 contains more than 10^8 highly efficient light-harvesting complexes. For future photovoltaic devices, light-managing surfaces and photonic devices it will thus be beneficial to adopt principles of self-assembly. Advances in design and low-cost production of DNA nanostructures allow us to challenge nature. By combining the assembly power of bottom-up DNA origami with top-down lithography it will be possible to fabricate functional nanostructured materials designed on the molecular level while reaching macroscopic dimensions.
With the goal to boost energy conversion rates, I will design DNA structures that grow from pre-patterned surfaces and assemble into interpenetrating 3D networks that exhibit the highest possible contact area for electron donor and acceptor molecules in organic photovoltaic devices. Spectral tuning through carefully designed dye arrangements will complement these efforts.
Custom-tailored photonic crystals built from lattices of DNA origami structures will control the flow of light. By incorporating dynamic DNA reconfigurability and colloidal nanoparticles at freely chosen positions, intelligent materials that respond to external cues such as light or heat are projected.
Positioning accuracy of 1 nm renders possible the emergence of so-called “Dirac plasmons” in DNA-assembled particle lattices. Such topologically protected states are sought after for the coherent and loss-less propagation of energy and information in next-generation all-optical circuits.
These approaches have the potential to reduce production costs and increase efficiencies of light-harvesting devices, intelligent surfaces and future computing devices.
Dziedzina nauki (EuroSciVoc)
Klasyfikacja projektów w serwisie CORDIS opiera się na wielojęzycznej taksonomii EuroSciVoc, obejmującej wszystkie dziedziny nauki, w oparciu o półautomatyczny proces bazujący na technikach przetwarzania języka naturalnego.
Klasyfikacja projektów w serwisie CORDIS opiera się na wielojęzycznej taksonomii EuroSciVoc, obejmującej wszystkie dziedziny nauki, w oparciu o półautomatyczny proces bazujący na technikach przetwarzania języka naturalnego.
Aby użyć tej funkcji, musisz się zalogować lub zarejestrować
Słowa kluczowe
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-COG - Consolidator GrantInstytucja przyjmująca
80539 MUNCHEN
Niemcy