"Utilizing redox-chemistry to elucidate the nature of exciton transitions in supramolecular dye nanotubes". D. M. Eisele, C. W. Cone, E. A. Bloemsma, S. M. Vlaming, C. G. F. van der Kwaak, R. J. Silbey, M. G. Bawendi, J. Knoester, J. P. Rabe, D. A. Vanden Bout. NATURE CHEMISTRY 4, 655 (2012). DOI: 10.1038/nchem.1380
Supramolecular assemblies that interact with light have recently
garnered much interest as well-defined nanoscale materials for
electronic excitation energy collection and transport. However, to
control such complex systems it is essential to understand how their
various parts interact and whether these interactions result in
coherently shared excited states (excitons) or in diffusive energy
transport between them. Here, we address this by studying a model system
consisting of two concentric cylindrical dye aggregates in a
light-harvesting nanotube. Through selective chemistry we are able to
unambiguously determine the supramolecular origin of the observed
excitonic transitions. These results required the development of a new
theoretical model of the supramolecular structure of the assembly. Our
results demonstrate that the two cylinders of the nanotube have distinct
spectral responses and are best described as two separate, weakly
coupled excitonic systems. Understanding such interactions is critical
to the control of energy transfer on a molecular scale, a goal in
various applications ranging from artificial photosynthesis to molecular
electronics.
Los ensambles supramoleculares que interaccionan con la luz, recientemente han atraído la atención como posibles nanomateriales controlados para la colecta y transporte de energía de excitación electrónica. Sin embargo, para controlar tales sistemas complejos, resulta esencial la comprensión de como interaccionan cada una de sus partes, y de qué manera cada una de estas interacciones provoca estados excitados compartidos coherentemente (excitones) o el transporte difusivo de energía entre ellos. Aquí se resalta ésto a partir del estudio de un sistema modelo consistente de dos agregados moleculares cilíndricos y concéntricos, en un nanotubo colector de luz. A través de química selectiva es posible determinar sin ambigüedades el origen supramolecular de las transiciones excitónicas observadas. Estos resultados requieren del desarrollo de un nuevo modelo teórico de la estructura supramolecular de los ensambles. Los resultados demuestran que los dos cilíndros del nanotubo tienen distintas respuestas espectrales, y se describen mejor como dos sistemas excitónicos separados y débilmente acoplados. El entendimiento de tales interacciones es crítico para el control de la transferencia de energía a escala molecular, lo cual es un objetivo en diversas aplicaciones, que van desde la fotosíntesis artificial hasta la electrónica molecular.
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