Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Artificial photosynthesis - 4-Aminobenzoic acids effect on charge transfer in a photo catalytic system
Uppsala University, Disciplinary Domain of Science and Technology, Physics, Department of Physics and Astronomy, Materials Theory. (Materialteori)
2019 (English)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

Artificial photosynthesis is used to harvest solar energy and store it in the form of chemical bonds. The system of interest in this study does this by splitting water into hydrogen and oxygen gas through a plasmon assisted process, collective oscillations from free electron gas. This is a renewable way to store energy that could be used as an alternative to fossil based fuel. In this study, a small part of this photo catalytic system is studied, namely the interaction between plasmonically active silver nanoparticles (Ag NPs) transferring photo-excited electrons via a linker molecule, 4-aminobenzoic acid (pABA). The pABA linker molecule transfers charge from the Ag surface to a semiconductor and a catalyst performing the water splitting. The pABA can bind in different ways onto the Ag-surface and the aim of this study is to examine which bond is strongest and which best enables charge transfer. To this purpose three systems where simulated quantum mechanically using a supercomputer. The total free energy of the systems was computed and compared. Out of the three studied binding sites, the hollow-site bond (pABA binding to three silver atoms) was found to have the lowest energy, meaningit's the strongest of the possible bonds. Additionally it was found that the band gap (the energy needed to transfer charge) for the pABA decreased when bound to the Ag-surface. The hollow-site bound pABA also had the smallest band gap, meaning it requires the least energy to transfer a charge and should therefore be the best bond fitted for the photo catalytic system.

Abstract [sv]

Artificiell fotosyntes används för att absorbera solenergi och förvara den i formen av kemiska bindningar. Systemet som används i denna studie gör detta genom att splittra vatten till vätgas och syrgas genom en plasmon assisterad process. Detta är ett förnyelsebart sätt att förvara energi och kan användas som ett alternativ till fossila bränslen. I denna studie studeras en liten del utav detta fotokatalytiska system nämligen interaktionen där plasmonaktiva silvernanopartiklar (Ag NPs) överför foto-exciterade elektroner genom molekyllänken 4-aminobensoesyra (pABA). Molekyllänken pABA överför laddning från silverytan till en halvledare och en katalys som utför splittringen av vattnet. pABA kan binda på olika sätt tillen silveryta och denna studie syftar till att undersöka vilken utav bindningarna som är starkast och vilken som effektivast överför laddning. För att göra detta simulerades tre system kvantmekaniskt med hjälp av en superdator, ett system för varje sorts bindning. Den totala fria energin av systemen beräknades och jämfördes. Av de tre undersökta bindningarna hadehollow-site bindningen (pABA som binder till tre silveratomer) längst energi, vilket betyder att det är den starkaste av bindningarna. Utöver detta så visade det sig att bandgapet (energin som krävs för att överföra laddning) minskade för pABA när den var bunden till Ag-ytan. Hollow-site bundet pABA hade även minst bandgap, vilket betyder att den kräver minst energi för att överföra laddning och är därmed den mest effektiva bindningen för det fotokatalytiska systemet.

Place, publisher, year, edition, pages
2019. , p. 20
Series
FYSAST ; FYSKAND1114
Keywords [en]
artificial photosynthesis, aminobenzoic acid, charge transfer, plasmon, induced, plasmon induced, nanostructure, nanostructures, solar energy, nano particles, nano particle
Keywords [sv]
artificiell fotosyntes, aminobensoesyra, laddningsöverföring, plasmon, inducerad, plasmoninducerad, nanostruktur, nanostrukturer, solenergi, nanopartiklar, nanopartikel
National Category
Atom and Molecular Physics and Optics
Identifiers
URN: urn:nbn:se:uu:diva-390835OAI: oai:DiVA.org:uu-390835DiVA, id: diva2:1342917
Subject / course
Material; Material
Educational program
Upper Secondary School Teacher Education Programme; Bachelor Programme in Physics
Supervisors
Examiners
Available from: 2019-08-15 Created: 2019-08-14 Last updated: 2019-08-15Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1214 kB)24 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1214 kBChecksum SHA-512
1476b226f0163addfdea877ba29c736db63f780cd922b0bf04e2e4c793c87a5e2ba89fbe6113d9dab7df93b0417a42e873aa94cdecf54abfd916ad3a3d6f36cb
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Materials Theory
Atom and Molecular Physics and Optics

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 24 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 58 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf