Samverkan eller inte mellan molekylära vibrationer och spinn

Projekttitel: Samverkan eller inte mellan molekylära vibrationer och spinn
Huvudsökande: Jonas Fransson, avdelningen för materialteori
Beviljade medel: 3 000 000 SEK för perioden 2017-2021
Finansiär: Projektbidrag från Vetenskapsrådet

Projektbeskrivning

Solenergiteknologin har i hög grad baserats på halvledarteknik, en teknik som medför enorma ekonomiska kostnader och renderar en högtoxisk framställningsmiljö. Ett billigt och icke-toxiskt alternativ till halvledartekniken har vuxit fram inom molekylärelektroniken i och med det stora genombrott som O ́Regan och Grätzel gjorde för färgkänsliga solceller (dye-sensitized solar cells) [Nature, 353, 737 (1991)]. Den här teknologin kan ännu inte tävla med halvledartekniken i fråga om effektivitet och verkningsgrad, men det är bara en tidsfråga innan det sker.

Inom den molekylärbaserad solcellstekniken reser sig en hel rad intressanta frågor om elektronkorrelationer (dvs. hur elektroner beror av och påverkar varandra) och hur dessa inverkar på systemets ledningsegenskaper. Vidare är det intressant och viktigt att förstå hur molekylära vibrationer påverkar systemets ledningsegenskaper. Detta är speciellt viktigt när man vill förutse vissa effekter eller när man skall formge solcellssystem.

Eftersom en omvandling av solenergi till elektrisk ström alltid innebär att systemet befinner sig utanför jämvikt, är det även av stor vikt att förstå hur ledningsegenskaperna influeras av ett spänningsfall över kretsen. Kan vi dra nytta av det på fler sätt än enbart genom det uppenbara, dvs. generera elektrisk ström? Går det att utnyttja andra kanaler i molekylsystemet som genererar mer ström vilket skulle kunna ge högre verkningsgrad och bättre utnyttjandegrad av ingående komponenter?

I det föreslagna projektet skall frågor av den här typen att studeras och besvaras. Speciellt skall vi undersöka om hur molekylära vibrationer och spinn sam- eller motverkar varandra under icke-jämviktsförhållanden. Till dags dato finns det ingen sammanhängande teori som förutser det förväntade uppförandet av komponenterna. Detta föranleder ett djuplodat teoretiskt arbete som förväntas leda till viktiga komplement till den gängse bilden av magnetiska molekyler.