Doktorsvörn í efnafræði - Benedikt Orri Birgisson

Doktorsefni:
Benedikt Orri Birgisson

Heiti ritgerðar:
Reikningar á ljósörvaðri orkulosun og atóm endurröðun sameinda

Andmælendur:
Dr. Raffaela Cabriolu, dósent við Eðlisfræðisdeild, NTNU – Norwegian University of Science and Technology
Dr. Jakob Schiøtz, prófessor við Eðlisfræðideild, Technical University of Denmark

Leiðbeinandi: Dr.
Hannes Jónsson, prófessor við Raunvísindadeild Háskóla Íslands

Einnig í doktorsnefnd:
Dr. Gianluca Levi, nýdoktor við Raunvísindadeild Háskóla Íslands Dr. Elvar Örn Jónson, sérfræðingur við Raunvísindadeild Háskóla Íslands Dr. Asmus Ougaard Dohn, sérfræðingur við Eðlisfræðisdeild, The Technical University of Denmark

Doktorsvörn stýrir: Dr. Birgir Hrafnkelsson, prófessor og deildarforseti Raunvísindadeildar HÍ  / Dr. Birgir Hrafnkelsson, Professor and Head of the Faculty of Physical Sciences, University of Iceland

Ágrip:
Örvun sameinda við upptöku ljóseinda hefur víðtæka notkun, til dæmis í ljósgjafaefnum fyrir kerfi sem eru knúin af orku frá ljósi. Lykilatriði þar er auðkenna hinar ýmsu rásir sem orkan getur dreifst um hvernig atóm endurröðun er háttað eftir ljósörvun þar sem slíkir ferlar geta haft gríðarleg áhrif á útkomu og skilvirkni á upptöku ljósorku. Dreifirásir orkulosunar og slökun á atómuppbyggingu þriggja víð rannsakaðra sameinda, tveggja ljóshvatandi flóka sem eru með tvíkjarna hliðarmálma og lífræn sameind sem er ljósvirk, eru kannaðar með útreikningum byggðum á þéttnifallskenningu (DFT). Titringsóstyrkur og orkulosunarleiðir ljósörvaðrar PtPOP flóka í lausn eru rannsakaðar með fjölþátta sameindahreyfingarhermun, þar sem örvuða ástandið er reiknað með tíma óháðri þéttnifallsnálgun. Niðurstöður sýna að orkan sem berst til Pt-Pt klemmuhamsins við ljósörvun losnar út í leysinn í gegnum tengla flókans fremur en beint frá Pt atómunum. Munurinn á orkulosunarleiðum í vatni og acetonítríl er skýrður með mismun í byggingu og víxlverkun leysissameinda við platínuatómin. Orkuyfirborð grunnástands IrDimen flókans er kannaður til að styðja túlkun á ofurhraðri tilraunadýnamík við umbreytingu milli tveggja stellingarhverfa við örvun með ljósi. Ýmis felli byggð á þéttnifallskenningunni eru metnar, og kemur í ljós að hýbríð felli að viðbættum dreifiáhrifum eru nauðsynleg til að endurskapa tilraunaniðurstöður. Lágmarksorkuleiðin milli stellingarhverfa er reiknuð og framkvæmd til að styðja við tilraunaathuganir á rýrnun og endurheimt nánast jafns stór hluta af stellingarhverfunum tveimur. Að lokum var orkuyfirborð DMP katjónarinnar, tvíamíns, rannsakað með ýmsum fellum byggt á þéttnifallskenningu. Þetta hefur orðið mikilvægt prófunartilvik til að skoða jafnvægið milli staðbundinnar og óstaðbundinnar hleðsluþéttleika og hefur nýlega vakið umræður. Upprunalega hýbríð fellið frá Becke sem og nokkur tvöföld hýbríð felli mynda lágmark á orkufletinum sem samsvarar staðbundnu rafrænu ástandi þar sem hleðslan situr að mestu á einu af N-atómunum, til viðbótar við lágmark óstaðbundins ástands þar sem hleðslan er jafnt dreifð milli tveggja N-atómanna. Algeng felli eins og PBE og PBB0, ásamt nýlegu taugakerfisþjálfuðu felli, mynda ekki staðbundna ástandið. Einnig kemur í ljós að sjálfsvíxlverkunarleiðréttingu Perdew-Zunger myndar staðbundið ástand, en niðurstillt leiðrétting um helming gerir það ekki. Útreiknuðu orkufletirnir fyrir DMP katjónina veita því dýrmætar upplýsingar um fínstillt jafnvægi staðbundinnar og óstaðbundinnar hleðsludreifingar í mismunandi þéttnifallsnálgunum.

Um doktorsefnið:
Benedikt Orri Birgisson er fæddur árið 1988. Hann lauk BS-gráðu í efnafræði frá Háskóla Íslands árið 2014 og meistaragráðu í efnafræði frá sama skóla árið 2017. Að loknu meistaranámi vann hann sem aðstoðarrannsóknarmaður við Háskóla Íslands frá 2018-2019. Benedikt hóf doktorsnám við Háskóla Íslands árið 2019.