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Spettroscopia ultraveloce per materiali innovativi

La tecnica del Pump-Probe consiste nel sovrapporre spazialmente sul campione due impulsi laser : Pump and Probe. L’impulso di Pump eccita il campione mentre la variazione di trasmissione del Probe ( impulso molto meno intenso rispetto al primo) dovuta al Pump, monitora gli stati eccitati del campione. I due impulsi possono avere risoluzioni temporali fino a 20 fs e possono essere tunati dall’UV all’IR.

Descrizione

 L’ esperimento del Pump and Probe studia la fotofisica di  materiali innovativi per varie applicazioni tra cui il fotovoltaico. La tecnica puo’ essere utilizzata sia su campioni in stato solido che in soluzione. Permette di  risolvere temporalmente la formazione di carica e la loro ricombinazione. Con una risoluzione temporale di circa 20 fs , puo’ monitorare processi anche di alcuni nanosecondi.  Questa tecnica è anche molto importante nel monitorare il trsferimento di carico in blend, per capire in quali parti del campione avviene la  generazione e dove  viene poi trasferita. 

 

 

Campo di applicazione

Questa tecnica puo’ essere utilizzata nel fotovoltaico, per  selezionare materiali emettitori di luce e per dispositivi fotonici.

Bibliografia

Ecco una lista di pubblicazioni per capire l’importanza dell’utilizzo della spettroscopia ultraveloce nell’ambito del fotovoltaico:
  1. “ Ultrafast spectroscopic studies in polyfluorene:[6,6]-Phenyl C61-butyric acid methyl ester blend films: Monitoring the photoinduced charge transfer process” R. Pacios, J. Nelson, D.D.C. Bradley, T. Virgili, G. Lanzani, C. J.  Brabec  J. Phys. Condensed Matter 16, 8105-8116 (2004)
  2. “Photophysics of charge transfer in a polyfluorene / violanthroneblend” J. Cabanillas-Gonzalez, T. Virgili, G. Lanzani, S. Yeates, M. Ariuand D. D. C. Bradley  Physical Review B 71, 014211 (2005)
  3.  “Ultrafast field assisted dissociation in oligofluorenes” J. Cabanillas-Gonzalez, M. R. Antognazza , M. Sonntag, P. Strohriegl, T. Virgili, G. Lanzani   Synthetic Metals 152,113-116 (2005)
  4. “Ultrafast intrachain photophysics in polymeric semiconductor” T.Virgili, D. Marinotto, C. Manzoni, G. Lanzani, Physical Review Letters  94, 117402 (2005)
  5. “ Ultrafast resonant optical switching in isolated polyfluorenes chains” T. Virgili, D. Marinotto, G. Lanzani, D.D.C. Bradley,  Applied Phys. Letters 86, 091113 (2005)
  6. “ Ultrafast excitation cross-correlation photoconductivity in polyfluorene photodiodes”  A. Gambetta, T Virgili, G. Lanzani  Applied Phys. Letters   86, 253509(2005)
  7. “Two step field induced singlet dissociation in a fluorene trimer”  J. Cabanillas-Gonzalez, M. R. Antognazza , T. Virgili, G. Lanzani C. Gadermaier, M. Sonntag, P. Strohriegl  Physical Review B  71, 155207 (2005)
  8. “Photoinduced transient Stark spectroscopy in organic semiconductors: A method for charge mobility determination in the picosecond regime” J. Cabanillas-Gonzalez, T. Virgili,A. Gambetta, G. Lanzani, T. D. Anthopoulos and D. M. de Leeuw  Physical Review Letter  96 (10), 106601 (2006)

  9. “Subpicosecond photoinduced Stark spectroscopy in fullerene-based devices” J. Cabanillas-Gonzalez, T. Virgili,A. Gambetta, G. Lanzani, T. D. Anthopoulos and D. M. de Leeuw  Physical Review B   75 (4), 045207 (2007)

  10. “Photoinduced on-chain charge-separation and ultrafast recombination in a sugar-coated insulated molecular wire” M.M. Mroz, G. Lanzani, T. Virgili, S. O. Mc Donnell, M. J. Frampton, H. L. Anderson Physical Review B, 80 (4), 045111 (2009)

  11. “ Spectroscopic Signature of Trap States in Assembled CdSe Nanocrystal Hybrid  films” T. Virgili, I. Suárez López, B. Vercelli,G. Angella, G. Zotti, J. Cabanillas-Gonzalez, D. Granados, L. Luer, R. Wannemacher, and F. Tassone Journal of Physical Chemistry C 116, 16259−16263, 2012

  12. “Charge Separation in the Hybrid CdSe Nanocrystal-Organic Interface: Role of the Ligands Studied by Ultrafast Spectroscopy and Density Functional Theory”T. Virgili, A. Calzolari, I. Suarez- Lopez, A. Ruini, A. Catellani, B. Vercelli, G. Zotti, F. Tassone Journal of Physical Chemistry C 117 (11), 5969-5974, 2013

  13.  “Photo-physical behavior of CdSe  Nanocrystals/Bis (Dithiocarbamate) Linker Multilayered Hybrid System” Vercelli B. , Angella G. ,Virgili T, and Suárez López I., Pasini MC. Journal of Nanoscience and Nanotechnology 15 (5), 3540-3544 (2015)

  14. “Hybridized electronic states between CdSe nanoparticles and conjugated organic ligands: A theoretical and ultrafast photo-excited carrier dynamics study” Virgili, T. ,  Calzolari, A.,  Suárez López, I.,  Ruini, A.,  Catellani, A,  Vercelli, B.,  Tassone, F.  Nano Research, 2018, pg 1-9