Fysikalisk kemi
Forskning inom fysikalisk kemi vid Karlstads universitet är grundläggande och med tillämpad relevans. Den gemensamma tråden är molekylära interaktioner mellan komponenter i komplexa system; polymer-polymer, polymer-kolloid och interaktioner under koncentrationsgradient.
Mer specifikt studeras morfologi i de filmer för organiska solceller som utgör solcellens aktiva lager, elektronöverföring från donor- till acceptormolekyler, lösningsmedelseffekter på molekylära interaktioner och löslighet i komplexa fluider. Metoderna är företrädesvis absorptions- och fluorescensspektroskopi samt mikroskopi. Under senare tid har forskningen breddats till att söka efter mindre miljöskadliga lösningsmedel, studier av gravitationseffekter på det aktiva lagrets morfologi samt molekylär modellering av komplexa system. Det senaste tillskottet i forskningsportfolion är det stora, KK-finansierade, samarbetet inom Mission 0 House, där vi söker eliminera utsläpp av växthusgaser i ett antal industriella processer.
En viktig aspekt av forskningen är att forskningssamarbete stärker resultaten; att studera vetenskapliga frågor ur flera aspekter leder till en mer heltäckande bild av det studerade systemet. Detta har lett till att forskningen inom fysikalisk kemi vid Karlstads universitet genomförs i samarbete med andra grupper. Inom vårt eget universitet samarbetar vi med forskare vid materialfysik på system som är relevanta för organiska solceller och med forskare inom kemiteknik och miljö- och energisystem på miljöförbäyytande åtgärder i industriella processer. Samarbeten med forskare inom liknande vetenskapliga frågeställningar inkluderar flera svenska lärosäten, liksom Université Libre de Bruxelles i Belgien och Universltät Bremen i Tyskland.
Vår forskning får ekonomiskt stöd från svenska Rymdstyrelsen och KK-stiftelsen.
Ett urval av publikationer:
Engineering two-phase and three-phase microstructures from water-based dispersions of nanoparticles for exo-friendly polymer solar cell applications
Holmes NP, Marks M, Cave JM, Feron K, Barr MG, Fahy A, Sharma A, Pan X, Kilcoyne DAL, Zhou X, Lewis DA, Andersson MR, van Stam J, Walker AB, Moons E, Belcher WJ, Dastoor PC
Chem. Mater., 2018, 30, 6521-6531, doi: 10.1021/acs.chemmater.8b03222
Fullerene Aggregation in Thin Films of Polymer Blends for Solar Cell Applications
Lindqvist C, Moons E, van Stam J
Materials, 2018, 11, 2068-2075, doi:10.3390/ma11112068
Unravelling donor-acceptor film morphology formation for OPV environmentally-friendly OPV ink formulations
Holmes NP, Munday H, Barr MG, Thomsen L, Marcus MA, Kilcoyne ALD, Fahy A, van Stam J, Dastoor PC, Moons E
Green Chem., 2019, 21, 5090-5103, doi: 10.1039/c9gc02288k
Using Solubility Parameters to Model More Environmentally Friendly Solvent Blends for Organic
Solar Cell Active Layers
Jalan I, Lundin L, van Stam J
Materials, 2019, 12, 3889-3901, doi:10.3390/ma12233889
An experimental setup for dip-coating of thin films for organic solar cells under microgravity conditions
Ericsson LKE, Jalan I, Vaerneus A, Tomtlund T, Ångerman M, van Stam J
Rev. Sci. Instrum., 2021, 92, 015108:1-9, doi:10.1063/5.0018223
In Situ Optical Spectroscopy Demonstrates the Effect of Solvent Additive in the Formation of All-Polymer Solar Cells
Liu Y, Fan Q, Liu H, Jalan I, Jin Y, van Stam J, Moons E, Wang E, Lu X, Inganäs O, Zhang F
J. Phys. Chem. Lett., 2022, 13, 11696-11702, doi: 10.1021/acs.jpclett.2c03397
Donor-acceptor polymer complex formation in solution confirmed by spectroscopy and atomic-scale modelling
Jalan I, Marchiori CFN, Genene Z, Johansson A, Araujo CM, Wang E, van Stam J, Moons E
J. Mater. Chem. C., 2023, 11, 93-16-9326, doi: 10.1039/d1tc03853b
In Situ Study the Dynamics of blade-Coated All-Polymer Bulk Heterojunction Formation and Impact on Photovoltaic Performance of Solar Cells
Yao N, Fan Q, Genene Z, Liu H, Xia Y, Wen G, Yuan Y, Moons E, van Stam J, Zhang W, Lu X, Wang E, Zhang F
Solar RRL, 2023, 2201134:1-8, doi: 10.1002/solr.202201134
Donor-acceptor polymer complex formation in solution confirmed by spectroscopy and atomic-scale modelling
Jalan I, Marchiori CFN, Genene Z, Johansson A, Araujo CM, Wang E, van Stam J, Moons E
J. Mater. Chem. C., 2023, 11, 9316-9326, doi: 10.1039/d1tc03853b
AFM-IR spectro-microscopy unveils hidden phase separation in polymer-polymer blend films for photovoltaic applications
Jalan I, Ericsson L, Moons E, van Stam J
ACS Appl. Polym. Mater., 2024, 6 (18), 11312–11319