Mixed quantum-classical modelling of non-linear optical spectra

Nieuw model van fotosynthese wijst de weg naar betere zonnecellen

Niels van der Vegte bestudeerde de dynamische processen zoals energietransport en structuurveranderingen in fotosynthetische systemen en synthetische moleculen. Hij ontwikkelde een model om deze processen in fotosynthesesystemen te beschrijven.

Door de ontwikkeling van geavanceerde lasertechnologie kan zulke dynamica gevolgd worden op een zeer korte picosecondentijdschaal (een miljoenste van een miljoenste seconde). In zulke experimenten resulteert de absorptie van de laserpulsen in  aangeslagen toestanden van de pigmenten, waarvan de frequenties gelijk zijn aan de frequentie van het geabsorbeerde licht.

De absorptiefrequenties van de pigmenten worden beïnvloed door hun lokale omgeving en zijn daarom gevoelig voor dynamica. Door het systeem met meerdere laserpulsen te beschieten kan er informatie over deze dynamica van de omgeving alsmede over het energietransport tussen de pigmenten verkregen worden met een extreem nauwkeurige tijdresolutie.

Om onderscheid te maken tussen effecten die komen van de dynamica van de omgeving en van het energietransport zijn er echter theoretische modellen nodig die een algemene beschrijving van de pigmenten en hun omgeving bevatten. In dit proefschrift ontwikkelde Van der Vegte zulke methoden en vergeleek ze met de resultaten met experimenten.

Hij paste deze methode toe voor het bestuderen van de absorptie- en energietransport- eigenschappen van het fotosynthetische systeem van paarse bacteriën, dat ontzettend efficiënt blijkt te zijn door de circulaire structuur die de pigmenten vormen. Het beter begrijpen van zulke efficiënte natuurlijke systemen is belangrijk, omdat het kan leiden tot de verdere ontwikkeling van zonnecellen en energietransportsystemen. Van der Vegte heeft de modellen dan ook toegepast om het vormen en breken van waterstofbindingen in synthetische moleculen te bestuderen.

In de toekomst kan de methode mogelijk toegepast worden voor het beschrijven van structuurveranderingen van proteïnen, moleculaire motoren en energietransport in fotosynthetische complexen en zonnecellen.

Niels van der Vegte verrichtte zijn onderzoek bij de afdeling Theorie van de Gecondenseerde Materie van het Zernike Institute for Advanced Materials. Zijn werk is gefinancierd door de Stichting voor Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM). Hij werkt inmiddels als Risk Model Validator bij de bank ABN/AMRO.

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/8af1b310-09f4-45b7-8676-5b0db3d8b366