MECS: Materials for Energy Conversion and Storage

Published on 09.01.2023

Leticia Gonzalez at the Institute of Theoretical Chemistry is part of the Board of Directors and a lead scientist in pillar C at MECS.

Description: The Cluster of excellence “Materials for Energy Conversion and Storage” (CoE MECS) joins multiple scientific groups from Vienna in a common quest of novel solid-state materials that will converse and/or store the energy of the light. The key requirement for such a mission to succeed is fundamental understanding of the photoinduced processes in these materials. As a part of MECS’ Pillar C, Leticia and her team are focused on the development of theoretical methods for conducting a real-time multiscale simulation of the condensed-matter systems after an initial irradiation. This primarily refers to extending the surface-hopping method for simulations of photo-induced molecular dynamics from the small molecules in the gas phase to the multichromophoric systems and periodic materials. The researchers aim to accomplish this in a collaboration with Prof. Georg Kresse, by combining periodic TDDFT approaches, for describing the electronic motion in the materials, with the SHARC method for describing coupled nuclear-electronic motion. In the applicative part of their research, they will combine a versatile palette of static and dynamic theoretical methods to elucidate the photochemical and spectroscopic properties of an array of systems with an application in photocatalysis and energy conversion, such as metal-organic frameworks and molecular antennas.

Collaborators: Georg Kresse, Davide Bonifazi (University of Vienna), Florian Libisch, Dominik Eder (TUW)

Duration: 5 years (2023-2028)

Leticia González vom Institut für Theoretische Chemie ist Mitglied des Leitungsgremiums und leitende Wissenschaftlerin in Säule C des Clusters of Excellence „Materialien für Energieumwandlung und -speicherung“ (CoE MECS).

Beschreibung: Der Cluster of Excellence „Materialien für Energieumwandlung und -speicherung“ (CoE MECS) vereint mehrere Forschungsgruppen, unter anderem aus Wien, mit dem Ziel, neue Festkörpermaterialien zu entwickeln, die in der Lage sind, Lichtenergie umzuwandeln und zu speichern. Ein fundamentales Verständnis der photoinduzierten Prozesse in diesen Materialien ist entscheidend für den Erfolg des Projekts.

Im Rahmen der Säule C von MECS konzentrieren sich Leticia González und ihr Team auf die Entwicklung theoretischer Methoden, um mehrstufige Echtzeitsimulationen von kondensierten Materiesystemen nach einer ersten Bestrahlung durchzuführen. Im Vordergrund steht die Erweiterung der Surface-Hopping-Methode, die traditionell für die Simulation der photoinduzierten Moleküldynamik kleiner Moleküle in der Gasphase genutzt wird, auf komplexere multichromophore Systeme und periodische Materialien. In Zusammenarbeit mit Prof. Georg Kresse werden sie periodische TDDFT-Ansätze (Time-Dependent Density Functional Theory) zur Beschreibung der elektronischen Bewegung in Materialien mit der SHARC-Methode (Surface Hopping including ARbitrary Couplings) kombinieren, um die gekoppelte nuklear-elektronische Bewegung zu beschreiben.

Im anwendungsorientierten Teil ihrer Forschung kombinieren sie verschiedene statische und dynamische theoretische Methoden, um das Verständnis der photochemischen und spektroskopischen Eigenschaften einer Reihe von Systemen zu erweitern, die in der Photokatalyse und Energieumwandlung Anwendung finden, wie beispielsweise metallorganische Rahmen und molekulare Antennen.

Mitarbeitende: Georg Kresse, Davide Bonifazi (Universität Wien), Florian Libisch, Dominik Eder (TUW)
Dauer: 5 Jahre (2023-2028)

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