Photon‐ and Charge‐Management in Advanced Energy Materials: Combining 0D, 1D, and 2D Nanocarbons as well as Bulk Semiconductors with Organic Chromophores
Source abstract
Abstract
Abstract In this contribution, seminal works in the area of photon‐ and charge‐management are highlighted with focus on covalent electron donor‐acceptor conjugates built around porphyrins (Ps), on one hand, and 0D, 1D, and 2D nanocarbons, on the other hand. Photons in these conjugates are managed by Ps, while 0D, 1D, and 2D nanocarbons serve as the active component, which enable managing charges. With a few leading examples, it can be explored much beyond the simple photon‐ and charge‐management characterization and emphasize photovoltaics and photocatalysis to convert and store energy. This contribution concludes by highlighting recent progress in mixing and matching the unique charge‐management features of nanocarbons in the design of multidimensional nanocarbons.
Source: crossref · Quality: baseline
Research context
OpenAlex topics: Porphyrin and Phthalocyanine Chemistry · Graphene research and applications · Fullerene Chemistry and Applications
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
Affiliations
Department of Chemistry and Pharmacy Interdisciplinary Center for Molecular Materials Friedrich‐Alexander Universität Erlangen‐Nürnberg Egerlandstraße 3 Erlangen 91058 Germany
Universidad de Buenos Aires Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Departamento de Química Inorgánica Analítica y Química Física Pabellón 2, Ciudad Universitaria Buenos Aires C1428EHA Argentina
CONICET—Universidad de Buenos Aires Instituto de Química‐Física de Materiales Medio Ambiente y Energía (INQUIMAE) Pabellón 2, Ciudad Universitaria Buenos Aires C1428EHA Argentina
Funding
Deutsche Forschungsgemeinschaft
References (100+)
Show source-provided references
1. Deisenhofer J. · 1993
2. Collings A. F. · 200510.1002/3527606742 ↗
3. Balzani V. · 200110.1002/9783527618248 ↗
4. Wasielewski M. R. · Chem. Rev. · 1992 · 92 · 43510.1021/cr00011a005 ↗
5. Gust D. · Acc. Chem. Res. · 1993 · 26 · 19810.1021/ar00028a010 ↗
6. Mattes S. L. · Science · 1984 · 226 · 91710.1126/science.226.4677.917 ↗
7. Roth H. D. · 1990
8. Marcus R. A. · Angew. Chem., Int. Ed. · 1993 · 32 · 111110.1002/anie.199311113 ↗
9. Akasaka T. · 2002
10. Dresselhaus M. S. · 200110.1007/3-540-39947-X ↗
11. Lim S. Y. Y. · Chem. Soc. Rev. · 2015 · 44 · 36210.1039/C4CS00269E ↗
12. Zhang C. · Org. Lett. · 2012 · 14 · 591210.1021/ol302833t ↗
13. Novoselov K. S. · Science · 2004 · 306 · 66610.1126/science.1102896 ↗
14. Kadish K. M. · 2010
15. Imahori H. · Adv. Mater. · 1997 · 9 · 53710.1002/adma.19970090704 ↗
16. Prato M. · J. Mater. Chem. · 1997 · 7 · 109710.1039/a700080d ↗
17. Martin N. · Chem. Rev. · 1998 · 98 · 252710.1021/cr9701039 ↗
18. Imahori H. · Eur. J. Org. Chem. · 1999 · 10 · 244510.1002/(SICI)1099-0690(199910)1999:10<2445::AID-EJOC2445>3.0.CO;2-G ↗
19. Reed C. A. · Chem. Rev. · 2000 · 100 · 107510.1021/cr980017o ↗
20. Gust D. · J. Photochem. Photobiol., B · 2000 · 58 · 6310.1016/S1011-1344(00)00145-7 ↗
21. Gust D. · Acc. Chem. Res. · 2001 · 34 · 4010.1021/ar9801301 ↗
22. Imahori H. · J. Photochem. Photobiol., C · 2003 · 4 · 5110.1016/S1389-5567(03)00004-2 ↗
23. Nierengarten J. F. · Top. Curr. Chem. · 2003 · 228 · 8710.1007/b11007 ↗
24. El‐Khouly M. E. · J. Photochem. Photobiol., C · 2004 · 5 · 7910.1016/j.jphotochemrev.2004.01.003 ↗
25. Wu J. · Chem. Rev. · 2007 · 107 · 71810.1021/cr068010r ↗
26. Cadranel A. · Acc. Chem. Res. · 2019 · 52 · 95510.1021/acs.accounts.8b00673 ↗
27. Megiatto J. D. · Chem. Mater. · 2012 · 24 · 247210.1021/cm3004408 ↗
28. Rosso C. · ACS Catal. · 2020 · 10 · 809010.1021/acscatal.0c01989 ↗
29. Zhuo S. · ACS Nano · 2012 · 6 · 105910.1021/nn2040395 ↗
30. Luo H. · Trends Chem. · 2020 · 2 · 62310.1016/j.trechm.2020.04.007 ↗
31. Meng W. · Energy Environ. Mater. · 2019 · 2 · 17210.1002/eem2.12038 ↗
32. Al Mogren M. M. · J. Saudi Chem. Soc. · 2020 · 24 · 30310.1016/j.jscs.2020.01.005 ↗
33. Park J. M. · Coord. Chem. Rev. · 2020 · 407 · 21315710.1016/j.ccr.2019.213157 ↗
34. Joseph M. · Int. J. Hydrog. Energy · 2020 · 45 · 1195410.1016/j.ijhydene.2020.02.103 ↗
35. Safar G. d. A. M. · Synth. Met. · 2014 · 193 · 6410.1016/j.synthmet.2014.03.026 ↗
36. Tagle I. R. · Phys. Rev. B · 2010 · 82 · 11540610.1103/PhysRevB.82.115406 ↗
37. Zhu M. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2019 · 58 · 659510.1002/anie.201900499 ↗
38. Wang A. · Nano Res. · 2016 · 9 · 45810.1007/s12274-015-0928-2 ↗
39. Hijazi I. · J. Am. Chem. Soc. · 2014 · 136 · 634810.1021/ja500984k ↗
40. Meng L. · Prog. Nat. Sci. · 2009 · 19 · 80110.1016/j.pnsc.2008.08.011 ↗
41. Veetil V. T. · IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. · 2019 · 577 · 01209110.1088/1757-899X/577/1/012091 ↗
42. Wang A. · Chem. ‐ Eur. J. · 2013 · 19 · 1415910.1002/chem.201302477 ↗
43. Prabhavathi G. · J. Organomet. Chem. · 2018 · 861 · 21910.1016/j.jorganchem.2018.02.031 ↗
44. Kirner S. · Adv. Mater. · 2014 · 26 · 148210.1002/adma.201304928 ↗
45. Zieleniewska A. · Chem. Soc. Rev. · 2018 · 47 · 70210.1039/C7CS00728K ↗
46. Dasler D. · J. Am. Chem. Soc. · 2017 · 139 · 1176010.1021/jacs.7b04122 ↗
47. Vizuete M. · Nanoscale · 2012 · 4 · 437010.1039/c2nr30376k ↗
48. Chen M. · Adv. Sci. · 2019 · 6 · 180094110.1002/advs.201800941 ↗
49. Nikolaou V. · C · 2019 · 5 · 57
50. Basurto L. · Phys. Chem. Chem. Phys. · 2015 · 17 · 583210.1039/C4CP04583A ↗
51. Narita A. · Chem. Soc. Rev. · 2015 · 44 · 661610.1039/C5CS00183H ↗
52. Lu D. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2017 · 56 · 15810.1002/anie.201608963 ↗
53. Hu Y. · ChemPlusChem · 2017 · 82 · 103010.1002/cplu.201700162 ↗
54. Seyler H. · Pure Appl. Chem. · 2012 · 84 · 104710.1351/PAC-CON-11-09-24 ↗
55. Wong W. W. H. · J. Mater. Chem. · 2010 · 20 · 700510.1039/c0jm00311e ↗
56. Elliott A. B. S. · Inorg. Chem. · 2016 · 55 · 471010.1021/acs.inorgchem.5b02602 ↗
57. Draper S. M. · J. Am. Chem. Soc. · 2004 · 126 · 869410.1021/ja0491634 ↗
58. Dam H. H. · ACS Appl. Mater. Interfaces · 2014 · 6 · 882410.1021/am5015666 ↗
59. Reger D. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2018 · 57 · 593810.1002/anie.201800585 ↗
60. Liddell P. A. · Photochem. Photobiol. · 1994 · 60 · 53710.1111/j.1751-1097.1994.tb05145.x ↗
61. Guldi D. M. · Chem. Soc. Rev. · 2002 · 31 · 2210.1039/b106962b ↗
62. Guldi D. M. · Chem. Soc. Rev. · 2006 · 35 · 47110.1039/b511541h ↗
63. Sgobba V. · Chem. Soc. Rev. · 2009 · 38 · 16510.1039/B802652C ↗
64. Rudolf M. · Chem. Soc. Rev. · 2016 · 45 · 61210.1039/C5CS00774G ↗
65. Bottari G. · Chem. Soc. Rev. · 2017 · 46 · 446410.1039/C7CS00229G ↗
66. Hirsch A. · 199910.1007/3-540-68117-5 ↗
67. Imahori H. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2002 · 41 · 234410.1002/1521-3773(20020703)41:13<2344::AID-ANIE2344>3.0.CO;2-7 ↗
68. Fukuzumi S. · Chem. ‐ Eur. J. · 2003 · 9 · 158510.1002/chem.200390182 ↗
69. Lu X. · 201410.1201/b17840 ↗
70. Popov A. · Chem. Rev. · 2013 · 113 · 598910.1021/cr300297r ↗
71. Guldi D. M. · Chem. Commun. · 2000 · 37310.1039/a909657d ↗
72. Sutton L. R. · J. Am. Chem. Soc. · 2004 · 126 · 1037010.1021/ja048983d ↗
73. Imahori H. · J. Am. Chem. Soc. · 2001 · 123 · 260710.1021/ja003346i ↗
74. Schubert C. · Chem. Soc. Rev. · 2015 · 44 · 98810.1039/C4CS00262H ↗
75. Sukegawa J. · Nat. Chem. · 2014 · 6 · 89910.1038/nchem.2026 ↗
76. Drovetskaya T. · Tetrahedron Lett. · 1995 · 36 · 797110.1016/0040-4039(95)01719-X ↗
77. Kuciauskas D. · J. Phys. Chem. · 1996 · 100 · 1592610.1021/jp9612745 ↗
78. Gust D. · Res. Chem. Intermed. · 1997 · 23 · 62110.1163/156856797X00042 ↗
79. Gust D. · Acc. Chem. Res. · 2009 · 42 · 189010.1021/ar900209b ↗
80. Boyd P. D. W. · Acc. Chem. Res. · 2005 · 38 · 23510.1021/ar040168f ↗
81. D'Souza F. · Chem. Comm. · 2009 · 491310.1039/b905753f ↗
82. Imahori H. · Adv. Funct. Mater. · 2004 · 14 · 52510.1002/adfm.200305172 ↗
83. Hasobe T. · Phys. Chem. Chem. Phys. · 2010 · 12 · 4410.1039/B910564F ↗
84. Imahori H. · Bull. Chem. Soc. Jpn. · 2007 · 80 · 62110.1246/bcsj.80.621 ↗
85. Rudolf M. · Chem. Sci. · 2015 · 6 · 414110.1039/C5SC00223K ↗
86. Guldi D. M. · J. Am. Chem. Soc. · 2010 · 132 · 907810.1021/ja101856j ↗
87. Rudolf M. · Nanoscale · 2016 · 8 · 1325710.1039/C6NR03324E ↗
88. Feng L. · J. Am. Chem. Soc. · 2011 · 133 · 760810.1021/ja202331r ↗
89. Wolfrum S. · Chem. Commun. · 2011 · 47 · 227010.1039/C0CC04159A ↗
90. Langa F. · J. Porphyrins Phthalocyanines · 2007 · 11 · 34810.1142/S1088424607000394 ↗
91. Wang A. · Adv. Mater. · 2018 · 30 · 170570410.1002/adma.201705704 ↗
92. Baskaran D. · J. Am. Chem. Soc. · 2005 · 127 · 691610.1021/ja0508222 ↗
93. Hijazi I. · Org. Biomol. Chem. · 2018 · 16 · 676710.1039/C8OB01577E ↗
94. Staicu A. · Rom. Rep. Phys. · 2015 · 67 · 1457
95. Arellano L. M. · Nanoscale · 2017 · 9 · 755110.1039/C7NR00758B ↗
96. Baek J. · J. Phys. Chem. C. · 2018 · 122 · 1328510.1021/acs.jpcc.7b08594 ↗
97. Campidelli S. · J. Am. Chem. Soc. · 2006 · 128 · 1254410.1021/ja063697i ↗
98. Ehli C. · J. Porphyrins Phthalocyanines · 2007 · 11 · 44210.1142/S1088424607000503 ↗
99. Palacin T. · J. Am. Chem. Soc. · 2009 · 131 · 1539410.1021/ja906020e ↗
100. Girek B. · J. Inclusion Phenom. Macrocyclic Chem. · 2015 · 82 · 28310.1007/s10847-015-0485-z ↗