Rezultate obținute

In perioada iunie 2020 – august 2020 activitatile desfasurate in cadrul proiectului au avut ca scop atingerea tintelor propuse la obiectivul O1 [Design-ul, sinteza și caracterizarea de SMOSC-uri originale obținute din molecule simple donor-unitate de legare-acceptor (D-L-A) și arhitecturi supramoleculare auto-organizate prin interacțiuni între grupările cu proprietăți de auto-asamblare SA1 și SA2]. Au fost finalizate cercetările în cadrul activităţii A1 (Activități de cercetare fundamentală), subactivitatea A1.5. (Design, sinteză, investigații structurale și ale proprietăților arhitecturilor auto-organizate D-L-A). Au fost sintetizate noi sisteme SMOSCs prin conecsiune esterica si s-a elaborat un sistem original de conectare a donorilor si acceptorilor in moleculele SMOSCs. S-au sintetizat linkeri universali, originali, deosebit de versatili pe baza de rodanina substituita odata cu azida si alta data cu propargil. Rodaninele au fost condensate atat cu precursorii donorilor cat si ai acceptorilor iar azidele si alchinele au format molecule „single” prin reactia „click”. Au fost astfel decorati mai multi acceptori si donori si s-au sintetizat pornind de la aceasta baterie de compusi prin reactii „click” mai multe moleculele finale care au fost analizate prin metodele corespunzatoare.

Pentru activitatea A2 Activități de dezvoltare experimentală cu subactivitatea A2.1. Fabricarea prototipurilor de celule OPV s-au realizat noi depuneri de SMOSCs-uri in celule de tip inverse. Au fost perfectionate depunerile pe PET –uri (materiale speciale care au un strat de ITO predepus) La subactivitatea A2.2. Fabricarea de prototipurilor SMOSC optimizate s-a facut o selectie a sistemelor investigate si au fost elaborate mai multe prototipuri. Un astfel de prototip este prezentat in figura 1. Activitatile A1.6 şi A2.3 au fost finalizate toate achiziţiile au fost finalizate.

In cadrul activitatii A3 (Activități pentru obţinerea, validarea şi protejarea drepturilor de proprietate industrial) cu subactivitatea A.3.1 (Identificarea rezultatelor care vor fi protejate prin brevetare, colectarea datelor experimentale și parcurgerea etapelor necesare pentru depunerea cererilor de brevete) al doilea brevet, care are ca autori pe Natalia Terenti, Gavril-Ionel Giurgi, Lorant Andras Szolga si Ion Grosu si se intituleaza: Procedeu pentru obtinerea de celule solare organice stabile de tipul ITO/ZnO/DONOR + ACCEPTOR/MoO₃/Al folosind un donor de tip indacenoditiofenic si acceptori fulerenici (PC₆₁BM) a fost depus la OSIM fiind inregistrat cu nr. A/00195 din 10.04.2020.

Figura 1. Prototip de celula SMOSCs

Figura 2. Afisul de promovare a proiectului

In perioada martie 2020 – mai 2020 activitatile desfasurate in cadrul proiectului au avut ca scop atingerea tintelor propuse la primul obiectiv (O1. Design-ul, sinteza și caracterizarea de SMOSC-uri originale obținute din molecule simple donor-unitate de legare-acceptor (D-L-A) și arhitecturi supramoleculare auto-organizate prin interacțiuni între grupările cu proprietăți de auto-asamblare SA1 și SA2). Au fost desfăşurate cercetări în cadrul activităţii 1 (A1. Activități de cercetare fundamentală), subactivitatea A1.5. (Design, sinteză, investigații structurale și ale proprietăților arhitecturilor auto-organizate D-L-A). Aceasta  este cea mai importanta activitate de cercetare fundamentala si au fost sintetizate noi sisteme SMOSCs care sunt in curs de evaluare in celule directe si inverse. S-au propus noi structuri de tip SMOSCs care sa fie sintetizate in ultima etapa si care sa permita o sinteza modulara, folosind derivati ai rodaninei N substituiti cu grupari azido alchil sau etinil terminal alchil si care sa permita conectarea in SMOSCs-uri a precursorilor aldehidici ai donorilor si acceptorilor obtinuti pana acum. Noile SMOSCs sunt in curs de evaluare. Pentru activitatea A2 Activități de dezvoltare experimentală cu subactivitatea A2.1. Fabricarea prototipurilor de celule OPV s-au realizat depuneri de SMOSCs-uri in celule de tip inverse. Au inceput primele depuneri pe PET –uri (materiale speciale care au un strat de ITO predepus) La subactivitatea A2.2. Fabricarea de prototipurilor SMOSC optimizate pentru care s-au raportat deja primele rezultate (legate de celulele inverse) si s-a facut o selectie a sistemelor pe care dorim sa le prezentam ca prototipuri. A1.6 şi A2.3 au fost finalizate achiziţii importante (echipamentele), fiind pe rol doar achiziţii de materiale consumabile.

In cadrul activitatii A3 (Activități pentru obţinerea, validarea şi protejarea drepturilor de proprietate industrial) cu subactivitatea A.3.1 (Identificarea rezultatelor care vor fi protejate prin brevetare, colectarea datelor experimentale și parcurgerea etapelor necesare pentru depunerea cererilor de brevete) al doilea brevet, care are ca autori pe Natalia Terenti, Gavril-Ionel Giurgi, Lorant Andras Szolga si Ion Grosu si se intituleaza: Procedeu pentru obtinerea de celule solare organice stabile de tipul ITO/ZnO/DONOR + ACCEPTOR/MoO₃/Al folosind un donor de tip indacenoditiofenic si acceptori fulerenici (PC₆₁BM) a fost depus la OSIM.

In cadrul activitatii A4 (Activităţi de informare şi publicitate), in cadrul subactivitatii A4.4 (Diseminarea rezultatelor proiectului) au fost trimise spre publicare doua articole. Ambele sunt acceptate spre publicare, iar unul dintre articole este déjà aparut. Cele doua articole sunt publicate du parteneri industriali si sunt listate mai jos:

Inverted versus direct structure bulk heterojunction organic solar cells involving a triphenylamine-based small molecular donor

Autori: Gavril-Ionel Giurgi, Lorant Szolga, Istvan Kovacs, Elena Bogdan, Niculina Daniela Hӑdade, Anamaria Terec, Ion Grosu, Jean Roncali

Revista: Studia Universitas Babes-Bolyai, Chemia, cotata ISI avand factorul de impact ISI = 0,305

Partenerul industrial este firma: IPA SA, Cercetare, Proiectare si Productie de Echipamente si Instalatii de Automatizare, Sucursala CIFATT Cluj, 15 Zorilor str., 400335, Cluj-Napoca, Cluj, Romania reprezentata de d-l Istvan Kovacs

Mono- and di-substituted pyrene-based donor--acceptor systems with phenyl and thienyl p-conjugating bridges

Autori: Monica Irina Nan (Rednic), Eszter Lakatos, Gavril-Ionel Giurgi, Lorant Szolga, Riccardo Po, AnamariaTerec, Siriporn Jungsuttiwong, Ion Grosu, Jean Roncali

Revista: Dyes and Pigments [revista cu Factor ISI = 4,018, aflata in Q1 (zona rosie UEFISCDI)]

Articolul a aparut deja si este accesibil si pe WOS. Nr. lucrarii este 2020, 108527

Partenerul industrial este: Eni S. p. A.,  reprezentata de d-l Riccardo Po  de la Research Center for Renewable Energies and Environment, Instituto Donegani, via Fauser 4, IT-28100 Novara, Italia

In perioada decembrie 2019 – februarie 2020 activitatile de cercetare efectuate au urmarit atingerea tintelor propuse la primul obiectiv (O1. Design-ul, sinteza și caracterizarea de SMOSC-uri originale obținute din molecule simple donor-unitate de legare-acceptor (D-L-A) și arhitecturi supramoleculare auto-organizate prin interacțiuni între grupările cu proprietăți de auto-asamblare SA1 și SA2). Au fost desfăşurate cercetări în cadrul activităţii 1 (A1. Activități de cercetare fundamentală). Subactivitatea A1.4 (Limitarea recombinării de sarcini) s-a bazat pe sinteza si caracterizarea de compusi decorati cu grupari alchil, oligoetilenglicol sau ester pentru care s-a considerat ca pot avea un rol important in impiedicarea recombinarii sarcinilor. Aceasta subactivitate s-a incheiat in 29 februarie 2020. Subactivitatea A1.5. (Design, sinteză, investigații structurale și ale proprietăților arhitecturilor auto-organizate D-L-A) este cea mai importanta activitate de cercetare fundamentala si au fost sintetizate noi sisteme SMOSCs care sunt in curs de evaluare in celule directe si inverse. S-au sintetizat si analizat molecule SMOSCs de tipul D-L-A construite folosind ca donori derivati ai diaril, triaril aminei sau cu unitati de tipul benzotiadiazol si acceptori proveniti din PC₆₁BM legati intre ei prin unitati esterice (reactii realizate cu agenti de cuplare). Legarea s-a facut atat prin grupari vinilenciano ester cat si prin intermediul unor grupe hidroximetil care decoreaza unitatea tiofenica. Noile SMOSCs sunt in curs de evaluare. Pentru activitatea A2 Activități de dezvoltare experimentală cu subactivitatea A2.1. Fabricarea prototipurilor de celule OPV s-au realizat depuneri de SMOSCs-uri in celule de tip inverse. Performantele SMOSCs-urilor deja publicate au fost practic dublate, rezultate asemanatoare (celule directe versus inverse) au fost obtinute si cu SMOSCs – urile noi. A inceput subactivitatea A2.2. Fabricarea de prototipurilor SMOSC optimizate pentru care s-au raportat deja prmele rezultate (legate de celulele inverse). A1.6 şi A2.3 au fost finalizate achiziţii importante (echipamentele), fiind pe rol doar achiziţii de materiale consumabile.

In cadrul activitatii A3 (Activități pentru obţinerea, validarea şi protejarea drepturilor de proprietate industrial) cu subactivitatea A.3.1 (Identificarea rezultatelor care vor fi protejate prin brevetare, colectarea datelor experimentale și parcurgerea etapelor necesare pentru depunerea cererilor de brevete) s-a elaborat un al doilea brevet, cererea este in acest moment analizata de biroul de specialitate al universitatii. Cererea de brevet are ca autori pe Natalia Terenti, Gavril-Ionel Giurgi, Lorant Andras Szolga si Ion Grosu si se intituleaza: Procedeu pentru obtinerea de celule solare organice stabile de tipul ITO/ZnO/DONOR + ACCEPTOR/MoO₃/Al folosind un donor de tip indacenoditiofenic si acceptori fulerenici (PC₆₁BM)

In cadrul activitatii A4 (Activităţi de informare şi publicitate), in cadrul subactivitatii A4.4 (Diseminarea rezultatelor proiectului) mai multe publicatii sunt in curs de realizare (trei sunt in stadiu avansat).

In perioada septembrie – noiembrie 2019 au continuat activitatile propuse obiectivul O1. [Design-ul, sinteza și caracterizarea de SMOSC-uri originale obținute din molecule simple donor-unitate de legare-acceptor (D-L-A) și arhitecturi supramoleculare auto-organizate prin interacțiuni între grupările cu proprietăți de auto-asamblare SA1 și SA2]. In cadrul activităţii 1 (A1. Activități de cercetare fundamentală) ne-am ocupat de subactivitatea A1.4 (Limitarea recombinării de sarcini) si de subactivitatea si A1.5. (Design, sinteză, investigații structurale și ale proprietăților arhitecturilor auto-organizate D-L-A) sunt cele mai importante activitati de cercetare fundamentala in acest moment. In cadrul subactivitatii A1.4. (Limitarea recombinării de sarcini) s-au elaborat 8 proceduri experimentale si 8 fise de caracterizare, iar la subactivitatea A1.5. (Design, sinteză, investigații structurale și ale proprietăților arhitecturilor auto-organizate D-L-A) s-au elaborat 2 proceduri experimentale si 3 fise de caracterizare. La subactivitatea A2.1 s-au elaborat 9 buletine de analiza experimentala referitor la depunerea de substante cu ajutorul aparatului de depunere MANTIS in vederea caracterizarii si testarii de celule bilayer, bulk si SMOSCs si referitoare la elaborarea de prototipuri de SMOSCs si 16 buletine de analiza experimentala referitoare la sinteza „large-scale” a unor donori si acceptori care sa fie utilizati la fabricarea celulelor solare sau legate de caracterizarile opto-electronice sau prin difractie de raze X a unor compusi finali.

S-au sintetizat in laborator un numar de 11 compusi care sunt compusi tinta sau intermediari ai acestora. Acesti compusi au fost total caracterizati. S-au elaborat in total 10 proceduri experimentale si 11 fise de caracterizare.

La activitatea A3 (Activități pentru obţinerea, validarea şi protejarea drepturilor de proprietate industrial) cu subactivitatea A.3.1 (Identificarea rezultatelor care vor fi protejate prin brevetare, colectarea datelor experimentale și parcurgerea etapelor necesare pentru depunerea cererilor de brevete) s-a depus la OSIM brevetul cu titlul Procedeu de sinteza a unui donor pentru celule solare organice pe baza de β-naftil, para-[5’-(2”,2”-dicianovinil)tiofen-2’-il]fenil, fenilaminei decorat in pozitia 3’ de pe nucleul tiofenic cu o grupare β-hidroxietil.

In cadrul activitatii A4 (Activităţi de informare şi publicitate), in cadrul subactivitatii A4.4 (Diseminarea rezultatelor proiectului) au fost 3 participari la conferinte din tara si din strainatate:

Natalia Terenti, Andreea-Petronela Crişan, Siriporn Jungsuttiwong, Ion Grosu, Jean Roncali, “Effects of the mode of fusion of thiophene on the electronic properties of electron acceptors based on indacenodithiophene”, International Symposium on Dyes & Pigments, Modern Colorants; The Synthesis and Applications of π-Systems, 8-11 September 2019, Seville, Spain (poster presentation)

Natalia Terenti, Ion Grosu, Jean Roncali, “Non-fullerenic acceptors based on fused ring system for single molecular organic solar cells”, International Conference “ACHIEVEMENTS AND PERSPECTIVES OF MODERN CHEMISTRY” October 9-11, 2019, Chisinau, Republic of Moldova, (poster presentation)

Natalia Terenti, Andreea-Petronela Crișan, Ion Grosu, Jean Roncali, “Sinteza unor noi materiale active, unicomponente, nonfulerenice, pentru fabricarea celulelor solare organice” Conferința Națională a Școlilor Doctorale din Consorțiul UNIVERSITARIA – Ediția a II-A, 11 – 14 noiembrie 2019, Timișoara, Romania, (prezentare orala)

In perioada iunie – august 2019 cercetarile noastre au urmarit activitatile propuse la primul obiectiv (O1. Design-ul, sinteza și caracterizarea de SMOSC-uri originale obținute din molecule simple donor-unitate de legare-acceptor (D-L-A) și arhitecturi supramoleculare auto-organizate prin interacțiuni între grupările cu proprietăți de auto-asamblare SA1 și SA2). Au fost desfăşurate cercetări în cadrul activităţii 1 (A1. Activități de cercetare fundamentală). Subactivitatea A.1.3 (Designul, sinteza și investigarea structurii și a proprietășilor sistemelor conectate prin diferite unități de legare L D-A (I) și D-L-A (II) a continuat cu obtinerea de molecule care se utilizeaza la fabricarea de linkeri si cu decorarea cu linkeri a donorilor si acceptorilor sintetizati deja. Aceasta activitate s-a incheiat in 31 iulie 2019. Subactivitatea A1.4 (Limitarea recombinării de sarcini) si de subactivitatea A1.5. (Design, sinteză, investigații structurale și ale proprietăților arhitecturilor auto-organizate D-L-A) sunt cele mai importante activitati de cercetare fundamentala. S-au sintetizat si analizat molecule de tipul SMOSCs de tipul D-L-A construite folosind ca donori derivati ai metildifenilaminei si ai naftil difenilaminei obtinuti de noi legati prin legaturi esterice (reactii realizate cu agenti de cuplare) prin linkeri originali de fulerene (C60) functionalizate care au rolul de acceptori. Legarea s-a facut atat prin grupari vinilenciano ester cat si prin intermediul unor grupe hidroximetil care decoreaza unitatea tiofenica. S-au obtinut SMOSCs-uri si cu acceptori sintetizati de noi. O parte din SMOSCs au fost publicate, altele sunt in curs de evaluare. In tema legata de de moleculele D-A in care comunicarea D cu A este blocata steric s-au obtinut doua sisteme care acum sunt evaluate. Pentru activitatea A2 Activități de dezvoltare experimentală cu subactivitatea A2.1. Fabricarea prototipurilor de celule OPV s-au realizat depuneri de SMOSCs-uri, dar si de celule simple sau inverse pentru testarea de donori si acceptori. A1.6 şi A2.3 au fost finalizate achiziţii importante (echipamentele), fiind pe rol doar achiziţii de materiale consumabile.

A inceput activitatea A3 (Activități pentru obţinerea, validarea şi protejarea drepturilor de proprietate industrial) cu subactivitatea A.3.1 (Identificarea rezultatelor care vor fi protejate prin brevetare, colectarea datelor experimentale și parcurgerea etapelor necesare pentru depunerea cererilor de brevete) Un brevet legat de obtinerea unui donor decorat cu linker este in curs de elaborare.

In cadrul activitatii A4 (Activităţi de informare şi publicitate), in cadrul subactivitatii A4.4 (Diseminarea rezultatelor proiectului) s-a realizat publicatia:

Andreea Petrolela Diac, Lorant Szolga, Clement Cabanetos, Alexandra Bogdan, Anamaria Terec, Ion Grosu, Jean Roncali, C60-small arylamine push-pull dyads for single-material organic solar cells, Dyes and Pigments, 2019, 171, 107748, (IF = 4.018; zona rosie)

Prof. Jean Roncali a participat la elaborarea lucrarii in care unele aspect discutate sunt corelate cu proiectul nostru. Clement Cabanetos, Philippe Blanchard, Jean Roncali: Arylamine Based Photoactive Push-pull Molecular Systems: a Brief Overview of the Chemistry “made in Angers”; Chem. Rec., 2019, 19, 1123-1130  (IF = 5.387; zona rosie)

D-l Ion Grosu a participat la conferinta IBWAP 2019 cu lucrarea (prezentare orala): Andreea Petronela CRIŞAN, Alexandra BOGDAN, Lorand SZOLGA, Elena BOGDAN, Anamaria TEREC, Niculina Daniela HĂDADE, Ion GROSU, Jean RONCALI, Single material organic solar cells exhibiting fullerene as acceptor and tri-or diaryl amines as donors

D-l Ion Grosu a participat in data de 10 iulie la Ministerul Cercetarii si Inovarii la un instructaj referitor la monitorizarea indicatorilor pe proiectele POC.

Au aparut modificari in echipa de implementare. D-na dr. Crisan (Diac) Andreea Petronela a trecut in luna iunie in concediu de maternitate fiind inlocuita de d-na drd. Lakatos Eszter. A fost angajata pe pozitie post doctorala cu o implicare de 2 ore/zi d-na dr. Miclaus Maria-Olimpia care va efectua masuratori pe celulele solare si va analiza prin difractie de raze X pe pulberi structura depunerilor obtinute.

S-a depus un proiect la Horizon 2020 la M-ERA.NET Call 2019. Titlul proiectului este “Organo-Sulfur Materials for Electrochemical Storage of Electricity” cu acronimul OSMESE. Coordonator al proiectului este Universitatea Babes-Bolyai (director de proiect Prof. Dr. Ion Grosu), iar partenerii sunt Universitatea din Angers (responsabil partener Dr. Charles Cougnon) si INCDTIM Cluj-Napoca (responsabil de proiect CS1 Dr. Attila Bende). Bugetul solicitat este de 436000 euro repartzat astfel UBB 200000 euro, Universitatea din Angers 186000 euro si INCDTIM Cluj-Napoca 50000 euro.

Cercetările efectuate în perioada martie – mai 2019 au urmărit activităţile propuse la primul obiectiv (O1. Design-ul, sinteza și caracterizarea de SMOSC-uri originale obținute din molecule simple donor-unitate de legare-acceptor (D-L-A) și arhitecturi supramoleculare auto-organizate prin interacțiuni între grupările cu proprietăți de auto-asamblare SA1 și SA2). Au fost desfăşurate cercetări în cadrul activităţii 1 (A1. Activități de cercetare fundamentală). Subactivitatea A.1.3 (Designul, sinteza și investigarea structurii și a proprietăţilor sistemelor conectate prin diferite unități de legare L D-A (I) și D-L-A (II) a continuat cu obţinerea de molecule care se utilizează la fabricarea de linkeri şi cu decorarea cu linkeri a donorilor şi acceptorilor sintetizaţi deja. Subactivitatea A1.4 (Limitarea recombinării de sarcini) şi subactivitatea A1.5. (Design, sinteză, investigații structurale și ale proprietăților arhitecturilor auto-organizate D-L-A) concentrează în acest moment activitatea de cercetare fundamentală. S-au sintetizat şi analizat molecule de tipul SMOSCs de tipul D-L-A construite folosind ca donori derivaţi ai metildifenilaminei şi ai naftil difenilaminei obţinuţi în cadrul colectivului de cercetare, legaţi prin legături esterice (reacţii realizate cu agenţi de cuplare) prin linkeri originali de fulerene (C60) funcţionalizate, care au rolul de acceptori. S-au obţinut SMOSCs-uri şi cu acceptori sintetizati de cercetătorii echipei de implementare a proiectului. Sinteza de molecule D-A în care comunicarea D cu A este blocată steric s-a apropiat în 2 cazuri de final, fiind necesară doar caracterizarea produşilor. Pentru activitatea A2 Activități de dezvoltare experimentală cu subactivitatea A2.1. Fabricarea prototipurilor de celule OPV s-au optimizat experimentele de depunere şi de analiză. S-au realizat depuneri de SMOSCs-uri (doua de tipul arilamine-fulerena). S-au fabricat celule « inverse » care sunt mai puţin sensibile şi care se preteaza mai bine pentru celulele de tip SMOSCs. In cadrul subactivităţilor A1.6 şi A2.3 au fost finalizate achiziţiile de echipamente, fiind pe rol doar achiziţii de materiale consumabile.

A inceput activitatea A3 (Activități pentru obţinerea, validarea şi protejarea drepturilor de proprietate industrială) cu subactivitatea A.3.1 (Identificarea rezultatelor care vor fi protejate prin brevetare, colectarea datelor experimentale și parcurgerea etapelor necesare pentru depunerea cererilor de brevete).

In cadrul activitatii A4 (Activităţi de informare şi publicitate), subactivitatea A4.4 (Diseminarea rezultatelor proiectului) prof. Jean Roncali a participat la elaborarea unei lucrări ştiinţifice  publicate în « Organic Electronics » cu titlul Alcohol-soluble anode modifier for highly efficient inverted solar cells with oligo-oxyethylene chains. Prof. Dr. Ion Grosu a participat la workshop-ul The European Research Council Funding Opportunities coordonat de dr. Alina Maria TOMOIAGĂ – ERC Executive Agency: Physical Sciences & Engineering. Contextul participării la workshop a fost legat de îndeplinirea indicatorilor de rezultat şi anume depunerea de proiecte în cadrul Programului Orizont 2020

Cercetările efectuate în perioada decembrie 2018-februarie 2019 au urmarit activitatile propuse la primul obiectiv (O1. Design-ul, sinteza și caracterizarea de SMOSC-uri originale obținute din molecule simple donor-unitate de legare-acceptor (D-L-A) și arhitecturi supramoleculare auto-organizate prin interacțiuni între grupările cu proprietăți de auto-asamblare SA1 și SA2). Au fost desfăşurate cercetări în cadrul activităţii 1 (A1. Activități de cercetare fundamentală). Subactivitatea  A1.2. (Designul, sinteza și investigarea structurii și a proprietăților unor noi sisteme acceptoare) care a fost prelungita cu 4 luni astfel incat aceasta activitate s-a incheiat la 31 decembrie 2018. Cercetarile legate de acceptori au fost finalizate (12 compusi), acceptori vor mai fi obtinuti in varianta in care contin linkeri sau grupari care impiedica recombinarea sarcinilor. Subactivitatea A.1.3 (Designul, sinteza și investigarea structurii și a proprietășilor sistemelor conectate prin diferite unități de legare L D-A (I) și D-L-A (II) a continuat cu obtinerea de molecule care se utilizeaza la fabricarea de linkeri si cu decorarea cu linkeri a donorilor si acceptorilor sintetizati deja. Aceasta activitate a fost prelungita pana in iulie 2019. A1.4 (Limitarea recombinării de sarcini) si de subactivitatea A1.5. (Design, sinteză, investigații structurale și ale proprietăților arhitecturilor auto-organizate D-L-A) concentreaza in acest moment activitatea de cercetare fundamentala. S-au sintetizat si analizat molecule de tipul SMOSCs de tipul D-L-A construite folosind donori obtinuti de noi (de tipul diaril sau triarilamine) legati prin linkeri originali de fulerene (C60) functionalizate ca si acceptori. S-au facut primele sinteze in care fulerena este inlocuita cu acceptori sintetizati de noi. Progrese insemnate s-au inregistrat si pentru sinteza de molecule D-A in care comunicarea D cu A este blocata steric. Pentru doua sisteme tinta suntem in faza de finalizare a sintezelor. Pentru activitatea A2 Activități de dezvoltare experimentală cu subactivitatea A2.1. Fabricarea prototipurilor de celule OPV s-au optimizat experimentele de depunere si de analiza. S-au realizat depuneri de SMOSCs-uri si s-au efectuat testele necesare pentru obtinerea de celule « inverse » care se pare ca sunt mai putin sensibile si se preteaza mai bine pentru celulele de tip SMOSCs-uri. A1.6 şi A2.3 au fost finalizate achiziţii importante (echipamentele), fiind pe rol doar achiziţii de materiale consumabile.

In cadrul activitatii A4 (Activităţi de informare şi publicitate), in cadrul subactivitatii A4.4 (Diseminarea rezultatelor proiectului) In cadrul subactivitatii A4.4 (Diseminarea rezultatelor proiectului) prof. Jean Roncali a participat la elaborarea lucrarii Mai, R.; Wu, X.; Jiang, Y.; Meng, Y.; Liu, B.; Hu, X.; Roncali, J.; Zhou, G; Liu, J.-M; Kempa, K; Gao, J. An efficient multi-functional material based on polyether-substituted indolocarbazole for perovskite solar cells and solution-processed non-doped OLEDs J. Mat. Chem. A, 2019, 7, 1539-1547 (IF = 9.931) in care unele aspect discutate sunt correlate cu proiectul nostrum.

Dr. Lorand Szolga a efectuat in perioada 21 februarie-01 martie o deplasare la Angers. In cadrul acestei deplasari a masurat si a investigat celule de tipul SMOSCs. Rezultatele masurate la Angers vor fi comparate cu cele obtinute in laboratorul nostru la Cluj si se va realiza un feed-back al metodelor folosite la Cluj.

Cercetările efectuate în perioada septembrie-noiembrie 2018 au fost axate pe activitatile propuse la primul obiectiv (O1. Design-ul, sinteza și caracterizarea de SMOSC-uri originale obținute din molecule simple donor-unitate de legare-acceptor (D-L-A) și arhitecturi supramoleculare auto-organizate prin interacțiuni între grupările cu proprietăți de auto-asamblare SA1 și SA2). Au fost desfăşurate cercetări în cadrul activităţii 1 (A1. Activități de cercetare fundamentală). Subactivitatea  A1.2. (Designul, sinteza și investigarea structurii și a proprietăților unor noi sisteme acceptoare) a fost prelungita cu 4 luni astfel incat aceasta activitate se va incheia la 31 decembrie 2018. Cercetarile legate de acceptori sunt avansate, majoritatea acceptorilor tinta in forma lor de baza fiind deja sintetizati (12 compusi). Subactivitatea A.1.3 (Designul, sinteza și investigarea structurii și a proprietășilor sistemelor conectate prin diferite unități de legare L D-A (I) și D-L-A (II) a continuat cu obtinerea de molecule care se utilizeaza la fabricarea de linkeri si cu decorarea cu linkeri a donorilor si acceptorilor sintetizati deja. A1.4 (Limitarea recombinării de sarcini) si de subactivitatea A1.5. (Design, sinteză, investigații structurale și ale proprietăților arhitecturilor auto-organizate D-L-A) concentreaza in acest moment activitatea de cercetare fundamentala. S-au sintetizat si partial analizat molecule de tipul SMOSCs de tipul D-L-A construite folosind donori obtinuti de noi legati prin linkeri originali de fulerene (C60) functionalizate ca si acceptori. Sunt in curs de sinteza SMOSCs-uri in care fulerena este inlocuita cu acceptori sintetizati de noi. Progrese insemnate s-au inregistrat si pentru sinteza de molecule D-A in care comunicarea D cu A este blocata steric. Pentru doua sisteme tinta suntem in faza de finalizare a sintezelor. Pentru activitatea A2 Activități de dezvoltare experimentală cu subactivitatea A2.1. Fabricarea prototipurilor de celule OPV s-au optimizat experimentele de depunere si de analiza. S-au obtinut celule cu donori test si fulerena atat in sistemul bilayer cat si bulk. Datele obtinute sunt repetabile, coerente cu performantele celulelor astfel ca s-a trecut la investigarea celulelor single material.  A1.6 şi A2.3 au fost finalizate achiziţii importante (echipamentele), fiind pe rol doar achiziţii de materiale consumabile.

In cadrul activitatii A4 (Activităţi de informare şi publicitate), in cadrul subactivitatii A4.4 (Diseminarea rezultatelor proiectului) In cadrul subactivitatii A4.4 (Diseminarea rezultatelor proiectului) s-a elaborat lucrarea: The Dawn of Single Material Organic Solar Cells, Adv. Sci. 2018, 1801026, DOI: 10.1002/advs.201801026 (IF = 12.441) avand ca autori pe prof. dr Jean Roncali si pe prof. Dr. Ion Grosu.

Dr. Jean Roncali a participat cu o conferinta plenara intitulata Functional pi-Conjugated Systems: from molecular design to applications la A XXXV-a CONFERINŢĂ NAŢIONALĂ DE CHIMIE CĂLIMĂNEŞTI-CĂCIULATA, 02-05 octombrie 2018.

Trei doctoranzi, Terenti Natalia, Demjen Beatrix si Anghel Catalin au participat cu lucrari la Conferinţa Naţională a Şcolilor Doctorale din Consorţiul UNIVERSITARIA, Ediţia I organizat la Universitatea  “Alexandru Ioan Cuza” din Iaşi in perioada in 31 octombrie – 3 noiembrie 2018.

Lista lucrarilor prezentate este:

1. Sinteza de noi materiale active de tipul acceptor-donor-acceptor (A-D-A) ,Cătălin ANGHEL, Niculina HĂDADE, Ion GROSU, Jean RONCALI

2. Acceptori non-fulerenici pentru sinteza celulelor solare organice monomoleculare, NataliaTERENTI, Andreea-Petronela CRIȘAN, Ion GROSU, Jean RONCALI

3. Sinteza de noi donori alchil politiofenici pentru celule solare organice, Beátrix- Aletta DEMJÉN, Ion GROSU, Jean RONCALI

Dr. Niculina Hadade si drd. Natalia Terenti (ambele membre ale echipei de implementare ) au participat in perioada 19-22 noiembrie 2018 la Universitatea din Bordeaux (Franta) la cursurile de formare organizate de CNRS intitulate Réalisation et caractérisation des cellules photovoltaïques organiques et pérovskites.

Cercetările efectuate în perioada 01.05.2018-31.08.2018 au urmărit ţinte propuse în cadrul obiectivului 1 (O1. Design-ul, sinteza și caracterizarea de SMOSC-uri originale obținute din molecule simple donor-unitate de legare-acceptor (D-L-A) și arhitecturi supramoleculare auto-organizate prin interacțiuni între grupările cu proprietăți de auto-asamblare SA1 și SA2). Au fost desfăşurate cercetări în cadrul activităţii 1 (A1. Activități de cercetare fundamentală).

A fost finalizata subactivitatea A1.1 (Design-ul, sinteza și investigarea structurii și a proprietăților unor noi sisteme donoare), in cadrul căreia au fost sintetizați si caracterizați peste 10 donori. Cercetările legate de donori continua in cadrul subactivității A.1.3 atunci când aceștia sunt decorați cu linker-i. Subactivitatea  A1.2. (Designul, sinteza și investigarea structurii și a proprietăților unor noi sisteme acceptoare) a fost prelungita cu 4 luni. Cercetările legate de acceptori sunt avansate, o parte însemnata a acceptorilor fiind deja obținuți si caracterizați.

Subactivitatea A.1.3 (Designul, sinteza și investigarea structurii și a proprietăților sistemelor conectate prin diferite unități de legare L D-A (I) și D-L-A (II) alături de subactivitatea A1.4 (Limitarea recombinării de sarcini) si de subactivitatea A1.5 (Design, sinteză, investigații structurale și ale proprietăților arhitecturilor auto-organizate D-L-A) concentrează in acest moment activitatea de cercetare fundamentala.

Pentru activitatea A2 Activități de dezvoltare experimentală cu subactivitatea A2.1. Fabricarea prototipurilor de celule OPV s-au optimizat experimentele de depunere, fiind utilizaţi donori obținuți în activitatea 1 sau substanţe etalon. S-au optimizat protocoale de lucru pentru echipamentele: spin-coater VTC-50A, aparat de depunere „MANTIS DEPOSITION – model QUBE”, profilometrul AlphaStep D-500 Stylus cu masa optică KLA-Tencor D-500, simulatorului solar şi sistemul de caracterizări fotovoltaice LCS-100 si s-au obținut si caracterizat primele celule bilayer şi bulk cu compușii obținuți de noi. In cadrul activităţilor A1.6 şi A2.3 au fost finalizate achiziţii importante (echipamentele), fiind pe rol doar achiziţii de materiale consumabile.

In cadrul activității A4 (Activităţi de informare şi publicitate), in cadrul subactivității A4.3 (Pregătire, realizare şi expunere materiale de informare şi publicitate) s-au realizat doua panouri format mare (2×3 m) care s-au expus la loc vizibil in fata clădirii Facultății de Chimie si Inginerie Chimică (pe strada Arany Janos nr 11, am înlocuit panoul vechi distrus de furtunile din toamna 2017-primavara lui 2018) si in fata Institutului de Cercetări Chimice „Raluca Ripan” (ICCRR) de pe strada A. Vlahuță nr. 30 (Facultatea de Chimie si Inginerie Chimica deține spații de cercetare si la aceasta locație) si doua panouri 50×80 cm care au fost expuse vizibil in zona de acces in cele doua laboratoare care fac parte din Laboratorul de Celule Solare Organice de la ICCRR. S-a făcut promovarea proiectului cu ocazia inaugurării Laboratorul de Celule Solare Organice de la ICCRR (in 17.07.2018) prin distribuirea de invitații, flyere si pixuri cu însemnele proiectului si prin afișe de promovare.

Tot la activitatea A4, dar la subactivitatea A4.4 (Diseminarea rezultatelor proiectului) am organizat in 17.07.2018 o Masa Rotunda intitulata Noi Perspective în Dezvoltarea Celulelor Solare Organice la care au participat peste 20 de cercetători de la Universitatea din Angers (Franța), Universitatea Babeș-Bolyai, Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca si INCDTIM Cluj-Napoca. Au fost trei prezentări (prof. Dr. Ion Grosu, D. R. Dr. Jean Roncali si Prof. Dr. Clement Cabanetos) si discuții si dezbateri cu toți participanții.

Tot in cadrul subactivității A4.4 (Diseminarea rezultatelor proiectului) prof. Dr. Ion Grosu a participat in perioada 10-13 iulie la 18^th International Balkan Workshop on Applied Physics and Materials Science si a avut prezentarea orala Self Assembly Processes and Their Applications in the Field of Organic Solar Cells cu autorii Andreea Petronela CRIŞAN, Elena BOGDAN, Anamaria TEREC, Niculina Daniela HĂDADE, Ion GROSU, Jean RONCALI (toți fac parte echipa de implementare a proiectului).

Cercetările efectuate în perioada 01.01.2018-30.04.2018 au fost îndreptate în principal înspre atingerea ţintelor propuse la obiectivului 1 (O1. Design-ul, sinteza și caracterizarea de SMOSC-uri originale obținute din molecule simple donor-unitate de legare-acceptor (D-L-A) și arhitecturi supramoleculare auto-organizate prin interacțiuni între grupările cu proprietăți de auto-asamblare SA1 și SA2). Au fost desfăşurate cercetări în cadrul activităţii 1 (A1. Activități de cercetare fundamentală) cu subactivităţile A1.1 (Design-ul, sinteza și investigarea structurii și a proprietăților unor noi sisteme donoare), A1.2. (Designul, sinteza și investigarea structurii și a proprietăților unor noi sisteme acceptoare), A.1.3 (Designul, sinteza și investigarea structurii și a proprietășilor sistemelor conectate prin diferite unități de legare L D-A (I) și D-L-A (II), dar şi pe subactivitatea A1.6 (Achizitia de active corporale, obiecte de inventar, active fixe necorporabile, substante, materiale consumabile si alte produse similare, amenajare de spaţii). În această perioada a fost începută şi subactivitatea A1.4 (Limitarea recombinării de sarcini).

In cadrul subactivităţii A1.1 – în curs de finalizare -au fost încheiate sintezele donorilor tintă, urmând să se faca selectia celor care vor fi utilizaţi în continuare. Pe mulţi dintre aceşti donori s-au grefat deja grupări de tip linker (în cadrul subactivitatii A1.3) care să permită conectarea de acceptori în cadrul conceptului de „single molecule”.

In cadrul subactivităţii A1.2 s-au sintetizat noi intermediari şi au fost finalizaţi alţi 3 acceptori.

Pentru subactivitatea A1.3 Designul, sinteza și investigarea structurii și a proprietășilor sistemelor conectate prin diferite unități de legare L D-A (I) și D-L-A (II) demarată în luna septembrie s-a trecut la desimetrizarea linkerilor direct prin reacţia cu donori şi acceptori, obţinându-se astfel donori şi acceptori decorati cu linkeri.

In cadrul subactivitatii A1.4 s-au luat în calcul pentru început grupări alchil ca şi unităţi care împiedică recombinarea de sarcini (cu rol de ecranare). S-a facut deja design-ul şi s-au început sintezele de acceptori dotaţi cu astfel de grupări.

Pentru activitatea A2 Activități de dezvoltare experimentală cu subactivitatea A2.1. Fabricarea prototipurilor de celule OPV s-au început experimentele de depunere, fiind utilizaţi donori obtinuţi în activitatea 1 sau substanţe etalon. S-au făcut depuneri şi măsurători în vederea elaborării de protocoale de lucru pentru echipamentele : spin-coater VTC-50A, aparat de depunere „MANTIS DEPOSITION – model QUBE”, profilometrul AlphaStep D-500 Stylus cu masa optică KLA-Tencor D-500, simulatorului solar şi sistemul de caracterizări fotovoltaice LCS-100. In cadrul activităţilor A1.6 şi A2.3 au fost finalizate achiziţii importante, fiind pe rol achiziţii de materiale consumabile şi echipamente.

Diseminare. Conferințe:

În perioada 11-15 februarie 2018 profesorul Jean C.H.  Roncali a participat în calitate de invited speaker cu conferinţa „Manipulation of structure and properties of materials based on small push-pull molecules” la 5^th Workshop on Organic Electronics and Nanophotonics (WOREN) care s-a ţinut la Wisla în Polonia unde a prezentat rezultate obţinute în cadrul proiectului. 

Cercetările efectuate pana acum au urmărit realizarea țintelor propuse in cadrul obiectivului 1 (O1. Design-ul, sinteza și caracterizarea de SMOSC-uri originale obținute din molecule simple donor-unitate de legare-acceptor (D-L-A) și arhitecturi supramoleculare auto-organizate prin interacțiuni între grupările cu proprietăți de auto-asamblare SA1 și SA2).

Astfel, cercetările efectuate au fost axate pe activitatea 1 (A1. Activități de cercetare fundamentală) si subactivitățile A1.1 (Design-ul, sinteza și investigarea structurii și a proprietăților unor noi sisteme donoare), A1.2. (Designul, sinteza și investigarea structurii și a proprietăților unor noi sisteme acceptoare), A.1.3 (Designul, sinteza și investigarea structurii și a proprietăților sistemelor conectate prin diferite unități de legare L D-A (I) și D-L-A (II)

In ceea ce privește donorii au fost abordate două tipuri de compuși făcând parte din categoria moleculelor derivați de di- si triarilamine si ai (ter)tiofenului. Au fost elaborate schemele a peste 10 molecule țintă. O parte din molecule au structuri asemănătoare cu donori raportați in literatura care au fost însa modificați pentru a se putea atașa un linker, in timp ce altele sunt compuși noi,  neraportați in literatură. Obținerea acestora implică in toate cazurile un număr mare de etape de sinteza.

S-a ajuns la compușii finali in 4 cazuri, iar in celelalte situații au fost obținuți deja intermediarii cheie. In cazul acceptorilor (peste 10 structuri), activitatea de obținere moleculelor ținta, demarată conform planului in luna ianuarie, a ajuns in stadiul obținerii de intermediari. Si in acest caz moleculele țintă se bazează pe compuși cunoscuți, care însa au fost modificați pentru a se putea atașa un linker sau pe compuși cu structuri noi, originale. Etapele parcurse corespund planificării proiectului.

Pentru obținerea linkerilor (A.1.3) au fost elaborate schemele sintetice pe baza studiului de literatură.

Referitor la activitatea A2. Activități de dezvoltare experimentală cu subactivitatea A2.1. Fabricarea prototipurilor de celule OPV au fost demarate experimentele de depunere fiind utilizați donori obținuți in cadrul Activității 1.  De asemenea se așteaptă finalizarea achizițiilor de echipamente (01.01.2018) pentru efectuarea acțiunilor mai complexe.

In cadrul activităților A1.6 si A2.3 au fost realizate sau sunt pe rol mai multe achiziții de mijloace fixe (vezi capitolul achiziția de echipamente).

Diseminarea rezultatelor s-a realizat pana acum prin participarea la congrese internaționale.

Diseminare. Conferințe:

• ”New pyrene derivatives with potential applications in the field of organic solar cells”, Prof. Dr. Ion Grosu
  17^th International Balkan Workshop on Applied Physics and Materials Science,  11-14 Iulie 2017,  Constanta, ROMANIA
• ”Design of scalable molecular materials for organic solar cells”, CS1 Dr. Jean Roncali
  The 9^th International Conference on Advanced Materials, ROCAM 2017, 11-14 Iulie 2017, Bucuresti, ROMANIA

Cerceările efectuate în perioada 01.10.2017-31.12.2017 au urmărit în continuare atingerea ţintelor propuse la obiectivului 1 (O1. Design-ul, sinteza și caracterizarea de SMOSC-uri originale obținute din molecule simple donor-unitate de legare-acceptor (D-L-A) și arhitecturi supramoleculare auto-organizate prin interacțiuni între grupările cu proprietăți de auto-asamblare SA1 și SA2). Cercetările au fost axate pe activitatea 1 (A1. Activități de cercetare fundamentală) cu subactivităţile A1.1 (Design-ul, sinteza și investigarea structurii și a proprietăților unor noi sisteme donoare), A1.2. (Designul, sinteza și investigarea structurii și a proprietăților unor noi sisteme acceptoare), A.1.3 (Designul, sinteza și investigarea structurii și a proprietășilor sistemelor conectate prin diferite unități de legare L D-A (I) și D-L-A (II), dar si pe subactivitatea A1.6 (Achizitia de active corporale, obiecte de inventar, active fixe necorporabile, substante, materiale consumabile si alte produse similare, amenajare de spaţii).

In cadrul subactivităţii A1.1 au fost continuate investigaţiile privind sinteza donorilor fiind finalizaţi alţi 2 donori. Pornind de la ultimele date din literatura au fost propuse încă 6 structuri ţintă. In cadrul subactivităţii A1.2 s-au sintetizat noi intermediari şi au fost finalizaţi 4 acceptori. Si aici pe baza datelor din literatură s-au propus încă 4 acceptori ţintă. Pentru subactivitatea A1.3 Designul, sinteza și investigarea structurii și a proprietășilor sistemelor conectate prin diferite unități de legare L D-A (I) și D-L-A (II) demarată în luna septembrie şi care are o extindere de 18 luni s-au făcut investigaţii referitoare la linkerii ce vor fi utilizaţi şi s-au sintetizat intermediari ai acestora. Totodata s-a decis desimetrizarea linkerilor direct prin reacţia cu donori şi acceptori, astfel au fost deja obtinuti doi donori ce au deja ataşat un linker, urmând a finaliza un compus de tip „single molecule” prin reacţia cu un acceptor.

Pentru activitatea A2 Activități de dezvoltare experimentală cu subactivitatea A2.1. Fabricarea prototipurilor de celule OPV s-au inceput experimentele de depunere fiind utilizaţi donori obtinuti în activitatea 1. Depunerile au fost investigate cu aparatele recent achizitionate pe proiect. In cadrul activităţilor A1.6 şi A2.3 au fost finalizate achiziţii importante, iar altele sunt încă pe rol atât la achizitia de consumabile cât şi de mijloace fixe. Echipamentele achizitionate sunt: spin-coater VTC-50A, aparat de depunere „MANTIS DEPOSITION – model QUBE”, profilometrul AlphaStep D-500 Stylus cu masa optică KLA-Tencor D-500, simulatorului solar şi sistemul de caracterizări fotovoltaice LCS-100.