SLOWPHOTON

Advanced photocatalytic Slow Photon nanostructures

Explore

SLOWPHOTON

SLOWPHOTON is a 3-year research project (2020-2022) entitled "Advanced photocatalytic Slow Photon nanostructures", which is funded by the Hellenic Foundation for Research and Innovation (H.F.R.I.) under the "First Call for H.F.R.I. Research Projects to support Faculty Members and Researchers and the procurement of high-cost research equipment grant" (Project Number: HFRI-FM17-543). The project is being implemented in the research group of Assoc. Professor Vlassios Likodimos at the Department of Physics of the National and Kapodistrian University of Athens in collaboration with NCSR “Demokritos”, N.T.U.A. and the Universities of Porto (Portugal) and Cincinatti (USA).

SLOWPHOTON

To SLOWPHOTON είναι ένα τριετές ερευνητικό πρόγραμμα (2020-2022) με τίτλο «Προηγμένες φωτοκαταλυτικές νανοδομές Αργών Φωτονίων» το οποίο χρηματοδοτείται από το Ελληνικό Ίδρυμα Έρευνας και Καινοτομίας (ΕΛ.ΙΔ.Ε.Κ.) μέσω της «1ης Προκήρυξη Ερευνητικών Έργων ΕΛ.ΙΔ.Ε.Κ. για την ενίσχυση των Μελών ΔΕΠ και Ερευνητών/τριών και την προμήθεια ερευνητικού εξοπλισμού μεγάλης αξίας» (Αριθμός έργου: HFRI-FM17-543). Το πρόγραμμα υλοποιείται από την ερευνητική ομάδα του Αναπλ. Καθηγητή Βλασίου Λυκοδήμου στο Τμήμα Φυσικής του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών σε συνεργασία με το ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος», το Ε.Μ.Π και τα Πανεπιστήμια του Porto (Πορτογαλία) και Cincinatti (ΗΠΑ).

Research

SLOWPHOTON: Advanced photocatalytic Slow Photon nanostructures

SLOWPHOTON aims at the development of innovative photocatalytic photonic nanostructures featuring unprecedented advancements in visible light trapping by slow photons and charge separation of photocatalytic materials. The project adopts a hierarchical approach for the development of single/multilayer photocatalytic films building upon the combination of advanced slow photon engineering with targeted compositional and electronic modifications to tailor charge separation and visible light activation of photocatalytic nanomaterials. To this aim, monolithic photonic crystals in the form of macro-mesoporous inverse opals with controlled optical properties will be developed by heterostructuring titania with nanoscopic metal oxides (solar environmental catalysts) and two dimensional dichalcogenides as well as by using BiVO4 as alternative, visible light activated photocatalyst, independently or in combination with plasmonic metal nanoparticles. Τhese innovative nanostructures will be applied as building blocks for multilayer photonic stacks in the form of unconventional cavity resonators enabling slow photon backscattering and resonant circulation. Comparative evaluation of the materials’ photocatalytic efficiency will be performed for water detoxification on classical water contaminants as well as contaminants of emerging concern listed in EU-Decision 2015/495. A major technological outcome will be pursued by the up-scaled deposition of the most efficient photonic films on ceramic membranes that will be incorporated in a continuous flow photocatalytic membrane reactor for the implementation of sustainable hybrid water treatment technology based on the integration of photonic materials to membrane technology. SLOWPHOTON will explore new frontiers of knowledge and will deliver key improvements in photon capture and photocatalytic materials relying on an integrated approach and the complementary skills and expertise of three Greek (N.K.U.A., NCSR“D”, N.T.U.A.) and two international (FEUP-Portugal, UC-USA) partners in material science and nanotechnology, photocatalytic processes and membrane technology that join forces toward the common goal of improved photocatalytic materials and technologies for environment protection via advanced photon management.

Ερευνα

SLOWPHOTON: Προηγμένες φωτοκαταλυτικές νανοδομές Αργών Φωτονίων

Στόχος του έργου SLOWPHOTON είναι η ανάπτυξη καινοτόμων φωτοκαταλυτικών φωτονικών νανοδομών για την αποδοτική συλλογή ορατού φωτός μέσω «αργών φωτονίων» και τον αποτελεσματικό διαχωρισμό φορτίου με βάση την ιεραρχική ανάπτυξη μόνο- και πολυστρωματικών φωτοκαταλυτικών υμενίων μέσω του συνδυασμού «αργού» φωτός με στοχευμένες συνθετικές και ηλεκτρονικές τροποποιήσεις των νανοκαταλυτών. Στα πλαίσια αυτά, θα κατασκευασθούν μονολιθικοί φωτονικοί κρύσταλλοι με τη μορφή μακρο-μεσοπορωδών αντιστρόφων οπαλίων με ελεγχόμενες οπτικές ιδιότητες μέσω ετεροδομών τιτανίας με «μοριακά» οξείδια ως ηλιακοί περιβαλλοντικοί καταλύτες και διδιάστατων διχαλκογενιδίων καθώς και BiVO4 ως εναλλακτικού φωτοκαταλύτη ορατού φωτός, αυτόνομα ή σε συνδυασμό με πλασμονικά νανοσωματίδια. Οι καινοτόμες δομές θα αποτελέσουν τα δομικά στοιχεία πολυστρωματικών φωτονικών κρυστάλλων με τη μορφή μη συμβατικών οπτικών κοιλοτήτων που επιτρέπουν την οπισθοσκέδαση και την παγίδευση αργού φωτός μέσω συντονισμού σε φωτονικά στρώματα με απορρόφηση στο ορατό. Θα πραγματοποιηθεί συγκριτική αξιολόγηση της φωτοκαταλυτικής δράσης των φωτονικών καταλυτών στην αποικοδόμηση κλασσικών οργανικών ρύπων αλλά και αναδυόμενων υδατικών ρύπων που περιλαμβάνονται στην Ευρωπαϊκή οδηγία 2015/495. Η σημαντικότερη τεχνολογική εφαρμογή του προγράμματος θα επιτευχθεί μέσω της εναπόθεσης κλίμακας των αποδοτικότερων φωτονικών υμενίων σε κεραμικές μεμβράνες που θα ενσωματωθούν σε ένα φωτοκαταλυτικό αντιδραστήρα συνεχούς ροής με στόχο την ανάπτυξη υβριδικής τεχνολογίας κατεργασίας του νερού που θα βασίζεται στην ενσωμάτωση φωτονικών υλικών στην τεχνολογία μεμβρανών. Το SLOWPHOTON φιλοδοξεί να διευρύνει τα όρια της τρέχουσας γνώσης και να φέρει σημαντική πρόοδο στη συλλογή φωτός και την απόδοση των φωτοκαταλυτικών υλικών. Στα πλαίσια αυτά, θα αξιοποιηθεί η συνέργεια τριών ελληνικών (ΕΚΠΑ, ΕΚΕΦΕ «Δ», ΕΜΠ) και δύο διεθνών (FEUP-Πορτογαλία και UC-ΗΠΑ) ακαδημαϊκών φορέων με υψηλή τεχνογνωσία και πολυετή ερευνητική δραστηριότητα στην επιστήμη των υλικών και τη νανοτεχνολογία, τις φωτοκαταλυτικές διεργασίες και την τεχνολογία μεμβρανών με κοινό στόχο την ανάπτυξη αποδοτικών υλικών για το φωτοκαταλυτικό καθαρισμό του περιβάλλοντος μέσω προηγμένων τεχνικών δέσμευσης του φωτός.

Research Team

Associate Professor Vlassios Likodimos

Department of Physics of the National and Kapodistrian University of Athens

Stylianos Loukopoulos

PhD Student

Alexia Toumazatou

PhD Student

Martha Pylarinou

PhD Student

Collaborators

Dr. George E. Romanos , Institute of Nanoscience and Nanotechnology, NCSR “Demokritos”

Dr. Athanasios Dimoulas , Institute of Nanoscience and Nanotechnology, NCSR “Demokritos”

Associate Professor Athanasios G. Kontos , School of Applied Mathematical and Physics Science, N.T.U.A

External Collaborators

Professor Dionysios (Dion) D. Dionysiou , Department of Chemical and Environmental Engineering, University of Cincinnati

Professor Adrian M.T. Silva, Departamento de Engenharia Química , Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Publications

SLOWPHOTON’s Publications in Peer-Reviewed International Journals

Toumazatou A, Antoniadou M, Sakellis E, Tsoutsou D, Gardelis S, Romanos GE, Ioannidis N, Boukos N, Dimoulas A, Falaras P, Likodimos V. “Boosting visible light harvesting and charge separation in surface modified TiO2 photonic crystal catalysts with CoOx nanoclusters” Materials Advances 2020 , 1, 2310-2322. Open Access

Loukopoulos S, Toumazatou A, Sakellis E, Xenogiannopoulou E, Boukos N, Dimoulas A, Likodimos V. “Heterostructured CoOx–TiO2 mesoporous/photonic crystal bilayer films for enhanced visible-light harvesting and photocatalysis” Materials 2020, 13, 1-14. Open Access
  Selected for the Journal cover

Apostolaki M-A, Toumazatou A, Antoniadou M, Sakellis E, Xenogiannopoulou E, Gardelis S, Boukos N, Falaras P, Dimoulas A, Likodimos V. “Graphene quantum dot-TiO2 photonic crystal films for photocatalytic applications” Nanomaterials 2020, 10, 1-18. Open Access

Pylarinou M, Toumazatou A, Sakellis E, Xenogiannopoulou E, Gardelis S, Boukos N, Dimoulas A, Likodimos V, “Visible light trapping against charge recombination in FeOx-TiO2 photonic crystal photocatalysts”, Materials 2021, 14 , 7117. Open Access
Editor’s Choice

Pylarinou M, Sakellis E, Tsipas P, Romanos GE, Gardelis S, Dimoulas A, Likodimos V, “Mo-BiVO4/Ca-BiVO4 Homojunction nanostructure-based inverse opals for photoelectrocatalytic pharmaceutical degradation under visible light”, ACS Appl. Nano Mater. 2023, 6, 6759–6771.

Loukopoulos S, Sakellis E, Kostakis MG, Gerokonstantis DT, Tsipas P, Gardelis S, Kontos AG, Katsaros FK, Sideratou Z, Romanos GE, Dimoulas A, Thomaidis NS, Likodimos V, “Co-assembled MoS2-TiO2 inverse opal photocatalysts for visible light-activated pharmaceuticals photodegradation”, ACS Omega 2023, 8, 33639−33650. Open Access

Pylarinou M, Sakellis E, Tsipas P, Gardelis S, Dimoulas A, Stergiopoulos T, Likodimos V, “Light confinement and electron transfer in plasmonic–photonic Ag, Au modified Mo-BiVO4 inverse opal photoelectrocatalysts”, under review.

SLOWPHOTON’s Presentations in International and National Conferences

S. Loukopoulos, E. Sakellis, F. Katsaros, Z. Sideratou, V. Likodimos, Composite MoS2-TiO2 photonic crystals for photocatalytic applications, XXXV Panhellenic Conference on Solid State Physics and Materials Science, Congress Center, NCSR “Demokritos”, 26-29 September 2021, Athens, Greece, Oral presentation M2A.5

M.-A. Apostolaki, A. Toumazatou, M. Antoniadou, E. Sakellis, E. Xenogiannopoulou, S. Gardelis, N. Boukos, P. Falaras, A. Dimoulas, V. Likodimos, Graphene quantum dot-TiO2 photonic crystal photocatalysts, XXXV Panhellenic Conference on Solid State Physics and Materials Science, Congress Center, NCSR “Demokritos”, 26-29 September 2021, Athens, Greece, Oral presentation T2B.1

M. Pylarinou, E. Sakellis, V. Likodimos, Metal (Mo, Ca)-doped BiVO4 inverse opal photonic catalysts, XXXV Panhellenic Conference on Solid State Physics and Materials Science, Congress Center, NCSR “Demokritos”, 26-29 September 2021, Athens, Greece, Poster presentation P2.11

S. Loukopoulos, E. Sakellis, Z. Sideratou, F. K. Katsaros, A. G. Kontos, S. Gardelis, V. Likodimos, “Heterostructured MoS2-TiO2 inverse opal photocatalysts for visible light activated water treatment”, 11th European Conference on Solar Chemistry and Photocatalysis: Environmental Applications (SPEA 11), Torino, Italy, 6-10 June 2022, Oral presentation p. 200 

M. Pylarinou, E. Sakellis, P. Tsipas, S. Gardelis, V. Likodimos, “Homojunction metal (Mo, Ca)-doped BiVO4 photonic crystal photocatalysts”,11th European Conference on Solar Chemistry and Photocatalysis: Environmental Applications (SPEA 11), Torino, Italy, 6-10 June 2022 (flash oral and poster presentation) p.395

S. Loukopoulos, S. Gardelis, V. likodimos, Z. Sideratou, F. Katsaros, E. Sakelis, A.G. Kontos, Heterostructured Au/Ag-MoS2-TiO2 inverse opal photocatalysts, XXXVI Pan-Hellenic conference on Solid-State Physics and Materials Science, 26-28 September 2022, Heraklion, Greece, Poster presentation P1.19

M. Pylarinou, S. Gardelis, V. Likodimos, E. Sakellis, P. Tsipas, N. Boukos, A. Dimoulas, Surface modification of Mo-BiVO4 photonic crystal photocatalysts by Au and Ag plasmonic nanoparticles, XXXVI Pan-Hellenic conference on Solid-State Physics and Materials Science, 26-28 September 2022, Heraklion, Greece, Poster presentation P1.23

S. Loukopoulos, E. Sakelis, S. Gardelis, V. Likodimos, Plasmonic-photonic Ag/Au-MoS2-TiO2 films for visible light-activated photo(electro)catalysis, XXXVII Panhellenic Conference on Solid State Physics and Materials Science, 17-20 September 2023, Thessaloniki, Greece, Oral presentation MO4-4

A. Toumazatou, E. Sakellis, V. Likodimos, Planar defects in CoOx-TiO2 photonic crystals for enhanced visible light photocatalysis, XXXVII Panhellenic Conference on Solid State Physics and Materials Science, 17-20 September 2023, Thessaloniki, Greece, Poster presentation P1.47

S. Loukopoulos, E. Sakelis, S. Gardelis, V. Likodimos, Ag/Au-TiO2-MoS2 Composite Inverse Opals for Visible Light Harvesting, 10th International Conference on Micro-Nanoelectronics, Nanotechnology and MEMS, Micro Nano 2023, 2-5 November 2023, Athens, Greece, Book of Abstracts pp. 63-64 Oral presentation.

M. Pylarinou, E. Sakellis, S. Gardelis, V. Likodimos, Bilayer TiO2/Mo-BiVO4 photocatalytic films for enhanced light harvesting and charge separation, 10th International Conference on Micro-Nanoelectronics, Nanotechnology and MEMS, Micro Nano 2023, 2-5 November 2023, Athens, Greece, Book of Abstracts pp.209-210, Poster presentation

Contact

Email:

vlikodimos[at]phys.uoa.gr