Quantum Coherence for Light Harvesting

• Thesis title in Czech: Quantum Coherence for Light Harvesting
• Thesis title in English: Quantum Coherence for Light Harvesting
• Key words: Koherentní dvourozměrná elektronická spektroskopie, Kvantová koherence, Sběr světelné energie, Fotosyntetické reakční centrum, Přenos Energie
• English key words: Coherent two-dimensional spectroscopy, Quantum coherence, Light harvesting, Photosynthetic reaction center, Energy transfer
• Academic year of topic announcement: 2011/2012
• Thesis type: dissertation
• Thesis language: angličtina
• Department: Department of Chemical Physics and Optics (32-KCHFO)
• Supervisor: doc. RNDr. Roman Dědic, Ph.D.
• Author: hidden - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 26.09.2011
• Date of assignment: 26.09.2011
• Confirmed by Study dept. on: 29.12.2011
• Date and time of defence: 28.01.2016 13:15
• Date of electronic submission: 15.01.2016
• Date of submission of printed version: 23.12.2015
• Date of proceeded defence: 28.01.2016
• Opponents: David M. Jonas, Ph.D.

Guidelines

1. seznámení se s principy spektroskopie vysokého spektrálního a časového rozlišení a multidimensionální spektroskopie
2. zvládnutí práce s experimentálními zařízeními
3. seznámení se s procesy přenosu excitační energie a náboje ve fotosyntetických systémech, molekulárních agregátech a barvivem sensitizovaných solárních článcích
4. vlastní použití uvedených experimentálních metod ke studiu vybraných fotosyntetických systémů a molekulárních agregátů

Studium bude probíhat z poloviny na UK a z poloviny na Lund University, Chemical Center, kde práci povede dr. Donatas Zigmantas.

References

[1] MUKAMEL, S. Principles of Nonlinear Optical Spectroscopy. 6 / Oxford Series in Optical and Imaging Sciences. New York : Oxford University Press, 1995.
[2] CHO, M. Two-Dimensional Optical Spectroscopy. Boca Raton, FL, USA : CRC Press, 2009. ISBN 978-1-4200-8429-0.
[3] AMESZ, J. – HOFF, A. J. (Ed.). Biophysical Techniques in Photosynthesis. 3 / Advances in Photosynthesis and Respiration. Dordrecht : Kluwer Academic Publishers, 1995. doi: 10.1007/0-306-47960-5. ISBN 978-0-7923-3642-6.
[4] BLANKENSHIP, R. E. Molecular Mechanisms of Photosynthesis. Oxford : Blackwell Science, 2002. ISBN 0-632-04321-0.
[5] MAY, V. – KÜHN, O. Charge and Energy Transfer Dynamics in Molecular Systems. Weinheim : Wiley-VCH, 2 edition, 2004. ISBN 3-527-40396-5.
[6] BRABEC, C. J. et al. (Ed.). Organic Photovoltaics: Concepts and Realization. Dordrecht, The Netherlands : Springer, 2003. ISBN 978-3540004059.

Preliminary scope of work

Fotosyntéza je biochemický proces, jehož prvním krokem je využití energie světelného záření absorbovaného fotosyntetickým systémem na rozdělení kladného a záporného náboje. Absorpce světla probíhá v tzv. anténních komplexech, odkud je excitační energie přenesena do reakčního centra, kde dochází k rozdělení nábojů. Detailní pochopení těchto procesů je klíčové jak pro porozumění samotným přírodním procesům, tak může otevřít cestu k umělé fotosyntéze, která je slibná např. pro vývoj moderních fotovoltaik na bázi umělé fotosyntézy v barvivem sensitizovaných solárních článcích využívajících pigmentových agregátů. Pro studium primárních dějů přenosu excitační energie a náboje ve fotosyntetických systémech a umělých molekulárních agregátech budou využity optické metody spektroskopie vysokého spektrálního a časového rozlišení včetně multidimensionální spektroskopie. Studium bude probíhat z poloviny na UK a z poloviny na Lund University (http://www.chemphys.lu.se/).

Preliminary scope of work in English

The first step of photosynthetic process is energy utilization of the absorbed sunlight to drive separation of the positive and negative charges. The light is absorbed in so-called antenna complexes and the excitation energy is funneled to the reaction center where the charge separation takes place. Detailed understanding of these processes is crucial for gaining an insight into the function of natural systems as well as for inspiring new strategies for developing novel photovoltaic devices based on artificial photosynthesis in dye-sensitized solar cells utilizing pigment aggregates. High spectral resolution optical spectroscopy as well as time-resolved spectroscopy methods, including multidimensional spectroscopy will be used to study the processes of excitation energy and charge transfer in photosynthetic systems and artificial pigment aggregates. Half of the PhD study program will take place at the Charles University and another half at Lund University (http://www.chemphys.lu.se/).