Полимерные полупроводники

Рассматривается одноосная пленка сопряженного полимера в плоскости XY с оптической осью Z , состоящая из статистически эквивалентных одноосных доменов среднего размера a . Оптические оси доменов n d хаотично ориентированы в плоскости XY . В области поглощения света домены характеризуются диэлектрическими проницаемостями e j = e1j + i e2j и показателями преломления Nj = nj + ikj для обыкновенной ( j = о ) и необыкновенной ( j = е ) световых волн. Для волн с длиной l >> a , волновым вектором k*^ Z и поляризацией E^ Z такая пленка является двумерной композитной средой с эффективной диэлектрической проницаемостью e* = e1* + i e2* и эффективным показателем преломления N * = n * + ik *. В данной работе получены соотношения, связывающие компоненты e1*, e2*, n *, k * с компонентами nj , kj . Для проверки этих соотношений и расчета компонент e1*, e2*, n *, k * вместо величин no , ko ( ne , ke ) использовались экспериментальные значения noA , koA ( neA , keA ) в областях прозрачности и электронного поглощения для одноосных монодоменных пленок сопряженного полимера F8BT с аксиальной ориентацией (O А ) макромолекул относительно оптической оси n A в плоскости XY . Рассчитанные компоненты e1*, e2*, n *, k * сравнивались с экспериментальными значениями компонент e1oP , e2oP , n oP , k oP в тех же спектральных областях для обыкновенной световой волны с l >> a , k*^ Z , E^ Z в одноосных полидоменных пленках F8BT с плоскостной ориентацией (O P ) макромолекул. Соотношения e1* » e1 o P , e2* » e2 o P , n * » noP , k * » koP , установленные здесь с хорошей точностью, показывают близость полидоменных пленок F8BT к идеальному двумерному поликристаллу.

Исследовано контактное взаимодействие в системе полимер–полимер на примере СКН-26 и ПВХ. Показано, что поверхность ПВХ до отжига имеет шероховатую поверхность, а поверхность СКН-26 при этом несколько сглажена. Установлен нижний предел температуры соединения исследуемых полимеров как результат проявления низкоразмерного эффекта плавления (размягчения) при контакте низкоразмерных несовершенств (выступов), имеющихся на контактируемых поверхностях полимеров. Показано, что структура переходного слоя более измельчена по сравнению со структурами образцов, граничащих с переходной зоной. Причина тому – сегментирование макромолекул взаимодействующих полимеров в результате их взаимодиффузии.

Рассмотрен вопрос построения крупнозернистых моделей матриц сопряженных полимеров с учетом их кристаллизации. Выполненное моделирование в рамках метода диссипативной динамики частиц показывает, что для имитации процесса кристаллизации можно использовать гибкие-полугибкие цепи с термодинамически несовместимыми блоками.

Исследованы особенности термодинамики полимеризации диметакрилатов, обусловленные влиянием образующегося сетчатого полимера на реакцию между “подвешенными” метакрилатными группами и свободными радикалами. Полимерная матрица создает стерические затруднения для этой реакции и тормозит процесс усадки, сопровождающий раскрытие связей С=С. Это ведет к развитию в полимере внутренних напряжений, снижению теплоты полимеризации метакрилатных групп по сравнению с теплотой полимеризации метилметакрилата и препятствует полной конверсии двойных связей. Релаксация внутренних напряжений и избыточного свободного объема может приводить к спонтанному растрескиванию сетчатых полимеров и формированию регулярных адгезионно-усадочных структур. Обнаружен процесс сверхмедленной релаксации внутренних напряжений в полимерных пленках и предложена его механохимическая модель. Обсуждается влияние внутренних напряжений на физико-механические свойства полидиметакрилатов.

Приведены результаты исследований оптических и электрических характеристик одно- и двухслойных полимерных OLED-структур с разной толщиной излучающих слоев. Показано, что эффективность OLED-структур с толстыми слоями достигает 6.9 кд/А, в то время как аналогичные тонкослойные структуры имеют эффективность в 10 раз ниже. Увеличение толщины излучающего слоя полимера, а также введение дополнительного электрон-транспортного слоя приводит к уменьшению токов утечки и повышению эффективности, однако изменяет спектр электролюминесценции устройства.

Осуществлен синтез новых несимметричных поли-

Светоизлучающие диоды на основе органических материалов (OLED) привлекают огромный интерес научной общественности и индустрии из-за возможности изготовления таких устройств на гибких подложках с применением относительно простых и недорогих технологий изготовления (“растворные” процессы). Однако изготовление светодиодов, имеющих спектр излучения белого света, обычно затруднено из-за сложности в достижении баланса интенсивностей излучения отдельных компонентов светодиода в синей, зеленой и красной областях видимого спектра. В этой работе мы подошли к решению этой проблемы путем создания двухкомпонентного светодиода на основе модифицированного полифлуорена (PF-BT), эффективно излучающего в сине-зеленой области, и полупроводниковых квантовых точек CdSe/ZnS/CdS/ZnS, излучающих в оранжево-красной области с квантовым выходом флуоресценции более 90%. При изменении массового соотношения компонентов в активном светоизлучающем композите в пределах 40–50% спектр излучения светодиода может быть переведен из холодного в теплый оттенок белого света без потери эффективности работы устройства. Оптимизация морфологии многослойного светодиода с большой вероятностью приведет к дальнейшему улучшению характеристик устройства.

В сольвотермальных условиях в автоклаве, изготовленном методом 3D-печати из полипропилена, синтезирован новый металл-органический координационный полимер {Zn4(BDC)3(OAc)2(DMF)4} (BDC = терефталат-анион), выделенный в индивидуальном виде и охарактеризованный методами элементного и рентгеноструктурного анализов (CIF file CCDС № 2025811). К его получению вместо ожидаемого продукта {Zn4O(BDC)3} (MOF-5), по-видимому, привело изменение условий сольвотермального синтеза из-за нарушения целостности полипропиленового автоклава, что является недостатком такого подхода к скринингу металл-органических координационных полимеров, однако в некоторых случаях позволяет получать новые представители данного класса кристаллических материалов.

В работе приведены результаты исследования полимерных комплексов никеля с основаниями Шиффа саленового типа, содержащими электроноакцепторные нитро-группы в ароматических фрагментах лигандов, с применением in situ методики, основанной на одновременной регистрации спектров электронного парамагнитного резонанса и спектров поглощения в ультрафиолетовой, видимой и ближней инфракрасной областях при окислении–восстановлении полимерной пленки на поверхности оптически прозрачного электрода в режиме циклической вольтамперометрии. На основе совместного анализа результатов спектроскопических и электрохимических исследований установлено, что при смещении потенциала полимер-модифицированного электрода в положительную область в системе последовательно возникают различные типы носителей заряда (феноксильные катион-радикалы, радикальные пары и дикатионы), получены данные, указывающие на возможность делокализации положительного заряда как между ароматическими кольцами в мономерных фрагментах, так и между фрагментами соседних полимерных цепей.

Работа посвящена созданию молекулярных полупроводниковых каналов на основе полимерных молекул со сформированными наноразмерными электродами из однослойных углеродных нанотрубок. Предложена воспроизводимая технология формирования наноразмерных зазоров в углеродных нанотрубках с помощью фокусированного ионного пучка Ga+. В сформированные между нанотрубками нанозазоры с шириной до 30 нм под действием электрофореза осаждались молекулы полианилина из раствора в 1-метил-2-пирролидоне. В результате были созданы молекулярные органические транзисторы, в которых исследован полевой эффект и определена подвижность молекулярного канала, равная 0.1 см2/В · с при отношении токов включения и выключения.

Растущий интерес к π-сопряженным полимерам обусловлен особенностями их строения и свойствами: высокая проводимость и электронные функциональные возможности определяются делокализованными π-электронами, которые выступают в качестве носителей электрической проводимости. Обладая более высокими по сравнению с неорганическими материалами показателями эффективности и электрических свойств, сопряженные полимеры привели к вытеснению последних в различных электронных и оптоэлектронных устройствах, таких как транзисторы, светодиоды, фотоэлектрические элементы, батареи и др. В последнее время эти материалы играют ключевую роль в обеспечении более комфортной среды для человека. Следовательно, создание новых высокоэффективных сопряженных проводящих материалов имеет решающее значение. К одному из интересных классов соединений относятся разветвленные 2-алкинил-бута-1,3-диены, которые могут являться перспективными структурными фрагментами нелинейных оптических материалов. Реакции кросс-сочетания с участием винилгалогенидов, катализируемые переходными металлами (Сузуки-Мияура, Негиши, Соногашира, Кумада, Стилле и др.), в настоящее время являются одним из наиболее эффективных методов создания углерод-углеродной связи в синтезе множества ценных непредельных соединений, π-сопряженных полимеров, хромофоров и дендраленов. Одним из основных достоинств этого подхода является надежная стереоспецифичность этих реакций, обусловленная сохранением конфигурации исходного винилгалогенида. Стереонаправленный синтез E- и Z-изомерных непредельных соединений представляет отдельную сложную и трудоемкую задачу. В данной статье нами будут описаны эффективные методы синтеза новых разветвленных 2-алкинил-бута-1,3-диенов с использованием Pd-катализируемого кросс-сочетания Соногашира.

Получены нанокомпозиты полифлуоренов с квантовыми точками в виде физических смесей. Полифлуорены, содержащие 100 мол. % звеньев 9,9-бис-(4-(6-(9Н-карбазол-9-ил) гексилокси) фенил) флуорена и 9,9-бис- (4-(2-этил гексилокси) фенил) флуорена, получали методом поликонденсации по механизму Судзуки. Были получены квантовые точки CdSe/ZnS, стабилизированные триоктилфосфитом. Длина волны их люминесценции равна 610 нм. Путем обмена лигандов получены квантовые точки, содержащие 9-(6(-диэтоксифосфорил гексил)-9Н-карбазол в лигандной оболочке. Пленки нанокомпозитов проанализированы методом фотолюминесценции. Показано, что в указанных композитах практически полностью отсутствует перенос энергии с полифлуоренов, излучающих синий свет, на красные квантовые точки. Нанокомпозиты излучают пурпурный цвет.

Предложена методология нахождения основных параметров процесса осаждения сопряженного полимера на поверхности электрода методом электроокисления мономера (выход по току этого процесса, пропущенный заряд на одну окисленную мономерную молекулу, число мономерных звеньев внутри осажденной пленки, среднее число валентных связей на одну мономерную единицу внутри пленки) и процесса разряжения полученной пленки (средняя степень заряжения мономерного звена при потенциале полимеризации, степень участия растворителя в ходе изменения редокс-состояния полимера) на основании комбинации экспериментальных данных, полученных in situ методами спектроэлектрохимии и электрохимического пьезокварцевого микровзвешивания (EQCM). Продемонстрирована применимость предложенного подхода к изучению пленок полипорфина магния, получаемого окислением незамещенного порфина магния на инертном электроде в ацетонитрильном растворе при низком потенциале.

Исследованы и анализированы спектроскопические особенности сольватохромных эффектов полос поглощения и люминесценции, а также параметров квантового выхода эмиссии (QYE) протонных и апротонных растворов углеродных наночастиц (CNPs), синтезированных методом микроволнового излучения из смеси лимонной кислоты и мочевины. Установлено, что квантовый выход эмиссии частиц имеет экспоненциальную зависимость от полярности и суммы кислотности и основности растворителей. Изучено влияние водородной связи и взаимодействия частиц с электромагнитным излучением на параметры сольватохромных эффектов полос поглощения, люминесценции и квантовый выход эмиссии наночастиц. В рамках моделей Липперта - Матага, Билота - Кавского, Липтая, Макрея, Камлета - Тафта, Каталана и методом линейного регрессивного анализа установлено, что сольватохромные эффекты углеродных наночастиц, кроме универсальных взаимодействий, также в значительной мере зависят от специфических взаимодействий. Рост полярности и суммы кислотности и основности растворителей создает гипсохромный сдвиг полосы поглощения 410 нм и батохромный сдвиг полосы зеленой люминесценции углеродных наночастиц. Показано, что оптические центры зеленой эмиссии локализованы на поверхностях частиц. Предложена модель энергетических уровней центров зеленой эмиссии частиц. Установлено, что дипольный момент возбужденного состояния центров больше дипольного момента основного состояния.

Исследованы особенности сольватохромных эффектов спектров поглощения и фотолюминесценции, а также величины квантового выхода эмиссии углеродных наночастиц, синтезированных различными методами из смеси лимонной кислоты и азотосодержащих прекурсоров, в протонных и апротонных растворителях. Показано, что параметры спектров поглощения, фотолюминесценции и величина квантового выхода эмиссии растворов частиц в значительной степени зависят от способа, условий и режимов синтеза, метода модификации и сепарации углеродных наночастиц, типов и состава прекурсоров, а также фундаментальных свойств и pH растворителей. В растворителях с диэлектрической проницаемостью 4,5 - 109,5 величина квантового выхода эмиссии частиц меняется в широком интервале от 10,8 до 100,0 %, а пик полосы фотолюминесценции смещается от 466,4 до 536,8 нм. Показано наличие сильных сольватохромных эффектов спектров поглощения и фотолюминесценции частиц и установлена важная роль процессов протонирования и депротонирования поверхностных групп углеродных наночастиц. Исследовано влияние универсальных и специфических взаимодействий на спектроскопические параметры углеродных наночастиц и продемонстрирован существенный вклад в сольватохромные эффекты специфических взаимодействий.

В статье рассматриваются особенности полимерных материалов, применяемых в 3D-печати. Производится анализ и сравнение величины линейного отклонения, уровня неровности и шероховатости поверхности полимерных прототипов из различных материалов. Приведены технические рекомендации, касающиеся возможностей применения 3D FDM печати и особенностей выбора полимерного материала для применения его в качестве строительного материала для изготовления прототипов художественных моделей.

В условиях реакции Стилле синтезированы два новых сопряженных донорно-акцепторных сополимера P1 и P2 на основе ацилбензотритиофеновых производных. Молекулярные массы полимеров определены с помощью гельпроникающей хроматографии. Термические свойства исследованы ТГА- и ДСК-методами, а оптические и электрохимические свойства изучены с помощью УФ-спектроскопии и циклической вольтамперометрии. Было также исследовано влияние различных производных фуллерена PC60BM и PC70BM на фотовольтаические характеристики.

Синтезированы два новых донорно-акцепторных (Д–А) сополимера P1 и P2 с повторяющимся акцепторным фрагментом на основе тиадиазолохиноксалина и различными донорными фрагментами, бензо[1,2-b:4,5-b]дитиофена и изомерного бензо[2,1-b:3,4-b]дитиофена. Полимеры обладают светопоглощением в диапазоне 300–1200 нм и шириной запрещенных зон 0.98 и 1.14 эВ соответственно. Определены энергии уровней ВЗМО (–5.42 и –5.29 эВ) и НСМО (–3.90 и –3.83 эВ) полимеров P1 и P2. Максимум поглощения полимера P1 в длинноволновой области сдвинут на 161 нм в красную область спектра, что обусловлено более интенсивным переносом заряда в P1 по сравнению с P2, что в свою очередь указывает, что бензо[1,2-b:4,5-b]дитиофеновый структурный фрагмент обладает более сильной электронно-донорной способностью, чем бензо[2,1-b:3,4-b]дитиофеновый фрагмент. Сдвиг спектра поглощения полимера P1 в красную область по сравнению со спектром P2 указывает, что межцепные π–π-стекинговые взаимодействия являются более эффективными в P1, чем в P2.

На основе поли(9,9-диоктилфлуорена) и его спирторастворимого аналога созданы композиции чернил для струйной принтерной печати. Выполнено сравнение вольт-амперных, вольт-яркостных и спектральных характеристик на основе однослойных и двухслойных полимерных структур органических светоизлучающих диодов. Показано, что эффективность спирторастворимого полифлуоренового аналога выше по сравнению с поли(9,9-диоктилфлуореном), а возможности оптимизации вязкости спиртовых чернил больше по сравнению с ароматическими хлорсодержащими растворителями.

Приведены результаты спектрально-люминесцентных и электролюминесцентных исследований органических полупроводниковых сополимеров на основе полифлуорена в светодиодных устройствах синего, зеленого, красного и белого свечения.

Приведены результаты расчетов и системного анализа свойств полупроводниковых соединений, представляющих интерес для изготовления новых наноэлектронных приборных структур. Рассмотрены классы полупроводниковых соединений AIIBIVCV2, AI2BIVCVI3, AIVBVI и AVIBVI2, на основании анализа их характеристик выбраны наиболее перспективные и сделаны выводы о возможности их использования в оптоэлектронике, фотовольтаике и спинтронике.

Выяснена возможность ряда N-содержащих органических сопряженных полимеров проявлять электрокаталитическую активность в процессе выделения водорода в кислом электролите. Установлено, что модификация стеклографитового электрода поли-5-аминоиндолом, поли-8-аминохинолином или поли-о-фенилендиамином, в отличие от полианилина, полипиррола, поли-м-фенилендиамина, поли-о-аминофенола, полииндола и поли-2-аминопиридина, приводит к повышению эффективности электролитического выделения водорода - уменьшению величины тафелевского наклона, снижению потенциала начала процесса и перенапряжения при заданной плотности тока.

Изучены величина и спектральная зависимость фототока в наноразмерной гетероструктуре, состоящей из слоев органического полупроводника фталоцианина меди и сегнетоэлектрического полимера, находящихся между двумя электродами. Гетероструктура поляризуется импульсами напряжения, приложенного к электродам. Получено почти девятикратное возрастание фототока в результате поляризации сегнетоэлектрика импульсами напряжения от +30 до -30 В. Показано, что возрастание фототока гетероструктуры связано со стимулированной поляризацией слоя сегнето- электрика и, как следствие, определяется увеличением напряженности встроенного постоянного поля в слое полупроводника.

Органические тонкопленочные транзисторы находят все более широкое применение в различных электронных устройствах, успешно заменяя транзисторы на кремнии и других традиционных полупроводниках. Преимущества таких электронных устройств особенно заметны при разработке гибких электронных устройств. Однако одной из трудно разрешимых задач органических устройств является малая подвижность носителей заряда, часто не превышающая 10-3 см2/(В·с). Очевидно, что это значительно ограничивает сферу их применения. В настоящей работе предлагается новый подход к формированию транспортного слоя в органическом полевом транзисторе. Этот подход базируется на использовании аномальных транспортных свойств, возникающих вдоль границы раздела двух диэлектриков. Вдоль такой границы может возникать слой квазидвумерного электронного газа с аномально большими значениями проводимости и подвижности носителей заряда. В связи с этим в данной работе были исследованы полимерные гетероструктуры, представляющие собой полевой транзистор с транспортным слоем, сформированным на границе раздела двух пленок несопряженного (диэлектрического) полимера - полидифениленфталида. В работе описана технология создания многоэлектродного устройства. Полимерные пленки изготавливались методом центрифугирования из растворов полимера в циклогексаноне. Металлические электроды были изготовлены методом термического осаждения в вакууме. Проведены измерения электрофизических характеристик органического полевого транзистора. Установлено, что основным носителем заряда вдоль границы раздела являются электроны. Оценки подвижностей носителей заряда осуществляли, используя две различные методики. При нулевом потенциале на затворе использовали инжекционную модель токов, ограниченных объемным зарядом. При наличии потенциала на затворе оценка подвижности была сделана в рамках модели полевого эффекта. Сравнение полученных оценок показало удовлетворительное согласие величин подвижности. Из этого факта был сделан вывод о возможности использования инжекционной модели для оценки подвижности носителей заряда вдоль границы раздела полимер/полимер.

Методами диффузии, эпитаксии и ионной бомбардировки получают полупроводниковые слои, в которых содержание примесей и, следовательно, проводимость изменяются с глубиной. В работе предложена методика измерения сопротивления контактов к неоднородным по глубине полупроводниковым структурам. Предлагаемая методика также позволяет быстро производить измерения электропроводимости образцов. Теоретическое обоснование методики произведено путем решения краевых задач электродинамики с соответствующими граничными условиями. Решены задачи для случая, когда электропроводимость в образце изменяется с глубиной по экспоненциальному закону, а также описывается функцией распределения Гаусса.

На стальную сетку без покрытия и с покрытием из полиакриламида электрохимическим способом нанесены пленки политиофена. Установлено, что удельная емкость пленки политиофена, нанесенной на подслой из полиакриламида, увеличивается на 30 % по сравнению с пленкой политиофена, нанесенной на стальную сетку без подслоя.

Исследовано влияние природы линейных акриловых полимеров, различающихся содержанием гидроксильных групп, на спектрально-люминесцентные свойства гибридного соединения, молекула которого объединяет два разных люминофорных фрагмента – гидроксизамещенный 2,4,5-триарилимидазольный и 8-азометин-7-гидроксикумариновый, и модельных соединений, соответствующих этим фрагментам. Подобраны оптимальные условия получения акриловых полимеров, содержащих исследуемые люминофоры, методом фотоотверждения. Установлена зависимость люминесцентных свойств материалов от количества гидроксильных групп.

В статье описано влияние влажности на подвижность носителей заряда в органическом полупроводнике n-типа N,N’-диоктил-3,4,9,10- перилентетракарбоксиликдиимид (PTCDI-C8), который использовался для изготовления тонкоплёночного транзистора. Показано, что подвижность носителей заряда снижается с возрастанием влажности, что связывается с ростом концентрации ловушек в полупроводнике. Предполагается, что на основе данного полупроводника можно создать высокочувствительные датчики влажности.

В данной статье рассмотрены на примере полиолефинов различного химического строения исследована связь между величиной поверхностной энергии полиолефинов, их степенью кристалличности и механическими свойствами модельных наполненных композиций. Показано, что с увеличением длины бокового радикала в линейных полиэтиленах низкой плотности (ЛПЭНП) происходит снижение их поверхностной энергии и наблюдается тенденция к уменьшению энтальпии плавления и увеличению механических свойств мелонаполненных композиций.

Исследование подвижности носителей заряда в полярных и неполярных диэлектриках (ПЭНП, ПЭВП, ПЭТФ и ПК) проводилось методом электретной поляриметрии в электрическом газовом коронном разряде и методом токов термостимулированной деполяризации ТСД. Показано, что измерением спектров токов ТСД при скорости линейного нагрева 1 град/мин и 10 град/мин и методом электретной поляриметрии могут быть измерены значения подвижности электронов и дырок в ПЭНП, ПЭВП, ПЭТФ и ПК.

Исследование электрически активных центров захвата ЭАЦЗ в полярных и неполярных диэлектриках и слюде проводилось методом электретной поляриметрии в электрическом газовом коронном разряде и методом токов термостимулированной деполяризации. Показано, что нескомпенсированные перманентные диполи связей С-Н, C-F в окончаниях неполярных молекул полиэтилена, ПТФЭ и С-Н, С=О на концах и внутри полярных молекул полиэтилентерефталата и поликарбоната являются электрически активными центрами захвата в полярных и неполярных полимерных кабельных и конденсаторных диэлектриках.

Ионизирующее излучение электрического газового коронного ЭГКР и электрического газового барьерного ЭГБР разрядов формирует в полимерных и слюдяных электретах радиационный толщинный градиент концентрации центров рекомбинации. Экспериментальные измерения стабильности электретной разности потенциалов U э=f(t), спектров токов ТСД и глубины полупоглощения рентгеновского излучения δ 1/2ЭГКР,ЭГБР использованы для определения подвижности носителей заряда в полимерных и слюдяных электретах.

Методом формирования радиационного толщинного градиента концентрации центров рекомбинации носителей заряда N p( h) в диэлектриках, облученных ионизирующими излучениями электрического газового коронного и электрического газового барьерного разрядов, впервые измерены значения подвижности электронов μ e и дырок μ e.

Изучены закономерности синтеза сополифлуоренов по методу Сузуки под воздействием микроволнового нагрева в условиях, которые использовали ранее при конвекционном нагреве в открытой системе. С помощью метода эксклюзионной жидкостной хроматографии рассмотрены стадии поликонденсации: образование олигомеров, рост цепи и закрытие концевых групп. Проанализировано влияние температуры, растворителя и типа катализатора Pd(PPh3)4, PdCl2(dppf), полимер-связанного Pd(PPh3)4 и SillaCatDPP-Pd на молекулярно-массовые характеристики полимеров. Сопоставлены оптические свойства новых сополифлуоренов, полученных разными методами.

В данной работе проведено сравнительный анализ полуэмпирических квантово-химических методов для расчета энергии высшей занятой молекулярной орбитали (EHOMO) для различных политиофенов, используемых в гибридных солнечных элементах. Энергии высших занятых ЕВЗМО (eV) молекулярных орбиталей рассчитанные квантово-химическими методами. Модели, построены с помощью программы HyperChem 8.0.

В настоящее время активно развиваются исследования, направленные на разработку оптических сенсоров нового поколения, в частности сенсоров взрывчатых веществ с использованием сопряженных органических полимеров. Тем не менее проблема чувствительности, селективности и стабильности таких сенсоров по-прежнему актуальна. Одним из путей ее решения является создание люминесцентных сенсоров на базе фотонных кристаллов с развитой удельной поверхностью, которые позволяют эффективно управлять свойствами люминофоров и обладают значительной сорбционной способностью. В рамках настоящей работы изготовлены микрорезонаторы из пористого кремния с внедренными органическими полимерами типа полифенилвинилен (PPV) и полифлуорен (PF) и исследованы их свойства. Показано, что внедрение полимеров в микрорезонаторы из пористого кремния приводит к модификации их люминесцентных свойств, что проявляется в сужении спектра излучения и изменении его диаграммы направленности. Продемонстрировано, что все изготовленные структуры обладают чувствительностью к насыщенным парам тринитротолуола. Предложенные структуры могут являться основой для разработки сенсоров нового типа, используемых для детектирования паров нитроароматических соединений.

В статье представлены результаты квантово-химического моделирования молекулярного строения и возбужденных состояний некоторых мезогенных комплексов европия(III) (Eu(III)) и жидкокристаллических (ЖК) (со)полимеров, составляющих компонентов актуальных композитов гибридной структуры с уникальными оптическими и магнитными свойствами для оптоэлектронных устройств. Изучена взаимосвязь между геометрическими параметрами, ЖК свойствами и эффективностью люминесценции мезогенных комплексов Eu(III) с β-дикетонами и основаниями Льюиса. По рассчитанным величинам низших синглетных и триплетных возбужденных состояний определены каналы меж- и внутримолекулярного переноса энергии между возбужденными уровнями полимеров, лигандов и иона Eu(III). Результаты квантово-химического моделирования позволили подобрать компоненты для синтеза и создания эффективных материалов для оптоэлектроники.

Изучено влияние добавок сенсибилизирующих комплексов Zn(II) и Co(II) с 5,15-(диэтоксифосфорил)-10,20-дифенилпорфирином на подвижность дырок в тонких пленках поли-3-гексилтиофена. Измерения подвижности носителей заряда были выполнены методами CELIV и фото-CELIV. Установлено, что сенсибилизирующая добавка не влияет на подвижность равновесных носителей заряда, но уменьшает подвижность неравновесных носителей заряда.

Тиофенсодержащие полупроводниковые олигомеры и полимеры как перспективные материалы для детектирования токсичных газов с помощью органических полевых транзисторов.

Обзор посвящен сопряженным олигомерам и полимерам, используемым в качестве функциональных материалов в газовых сенсорах на основе органических полевых транзисторов. Перечислены основные типы сенсоров для портативных газоанализаторов, дана характеристика их параметров, отмечены основные преимущества и недостатки. Представлены газовые сенсоры на основе полупроводниковых полимеров, олигомеров и малых молекул. Рассмотрены методы изготовления функциональных сенсорных слоев, способы повышения их чувствительности и селективности, описаны механизмы сенсорного отклика. Сделаны выводы о наиболее перспективных направлениях дальнейшего развития полимерных газовых сенсоров.

Модель транспорта носителей заряда, основанная на квазизонной теории многократного захвата с гауссовым или экспоненциальным распределением ловушек по энергии для двуслойной структуры образца молекулярно допированного полимера, использована при объяснении экспериментально наблюдаемого постоянства горизонтального плато на времяпролетных кривых в широком интервале электрических полей. Постоянство формы времяпролетной кривой в режиме неравновесного транспорта наблюдается для экспоненциального, но не для гауссова распределения ловушек по энергии. Это наблюдение может быть использовано для их дифференциации. При обработке данных по полевой зависимости подвижности с целью определения истинной константы Пула–Френкеля необходимо учитывать неравновесность транспорта носителей заряда в молекулярно допированных полимерах.

В данной статье рассматривается задача создания прототипа экспертной системы “Po/ymer Analysis”, предназначенного для помощи биоинженерам в выявлении частиц полимеров, пригодных для 3Б-печати. Для достижения цели проводится обзорное исследование свойств частиц полимеров, используемых в 3D-печати. Для разработанного прототипа определяются некоторые свойства частиц полимеров, на основании которых можно сделать вывод о пригодности использования полимеров для 3Б-печати. Прототип был реализован с помощью языка Python с использованием свободной библиотеки для сегментации изображения Detectron2 и библиотеки компьютерного зрения OpenCV, предназначенного для анализа, классификации и обработки изображений.

В обзоре рассмотрены последние достижения в использовании гомохиральных (ГХ) металлорганических координационных полимеров (МОКП) для асимметрического катализа органических реакций.

Методами квантово-химического моделирования исследовано влияние механоактивации путем предварительного растяжения линейных полимерных углеводородных молекул (полиэтилена, полипропилена и др.) на энергетические и силовые характеристики процесса разрыва центральных С–С-связей в этих молекулах. Обнаружено, что в процессе деформирования С–С-связей происходит поэтапная перестройка электронной подсистемы молекул. Показано, что предварительная механоактивация полимерных молекул путем их однородного растяжения уменьшает энергию разрыва центральных С–С-связей в полимерном материале, что на качественном уровне согласуется с экспериментальными наблюдениями поведения полимерных макросистем подобного рода.

Проведено сравнение химического состава и свойств полиметилметакрилата и полиэтилентерефталата после их обработки в различных видах низкотемпературной плазмы кислорода. Установлено, что в результате обработки на поверхности полимеров формируются кислородсодержащие функциональные группы, содержание которых зависит от типа плазмы, а также определяет увеличение гидрофильности полимерной поверхности. Обсуждаются преимущества гибридной плазмы, генерируемой при одновременном воздействии на плазмообразующий газ ВЧ-разряда и пучка высокоэнергетических электронов при обработке полимеров.

Методами трехмерной (3D) печати получены новые композитные материалы, содержащие частицы металлоорганического координационного полимера (МОКП) MOF-5. Подобраны оптимальный состав фотополимерной композиции и режимы печати, обеспечивающие наилучшее качество печати. При помощи порошковой рентгеновской дифракции показано сохранение строения металлоорганического координационного полимера в полученных композитных объектах. Методом рентгеновской томографии исследовано распределение частиц MOF-5 во всем объеме трехмерного объекта. В перспективе при использовании МОКП, обладающих каталитической активностью, подобные композитные материалы, структуру и свойства которых можно регулировать на микро- и на макроуровне, могут найти свое применение в катализе различных химических процессов.

Электрохимическим способом на подложки различных типов нанесены тонкие пленки политиофена. Рассмотрено влияние параметров синтеза политиофена на псевдоемкостные (энергонакопительные) свойства полученных электродов и подобраны оптимальные условия синтеза. Установлено, что наибольшей удельной емкостью характеризуются композитные электроды с подслоем полиакриламида, модифицированным трифторметансульфокислотой (до 550 Ф г–1). Показано, что подслой полиакриламида уменьшает деградацию первоначальной емкости электрода на основе политиофена на 19% по сравнению с электродами без подслоя. Методами СЭМ и БЭТ изучена морфология электродов со стальной сеткой в качестве подложки.

Исследованы фотоэлектрические и оптические характеристики органического солнечного элемента (ОСЭ) с дырочно-транспортным слоем на основе комплекса полианилина и фотоактивным слоем с объемным гетеропереходом на основе производного политиофена P3HT и фуллерена РС71ВМ. Результаты моделирования оптических свойств функциональных слоев и экспериментальных измерений характеристик ОСЭ позволили установить оптимальные значения толщины функциональных слоев для достижения максимального кпд устройства. Определено, что дырочно-транспортный слой толщиной 30–60 нм, при этом имеющий пропускание более 80%, эффективно переносит дырки на фотоанод из фотоактивного слоя, в котором темп генерации экситонов составляет 5.6–5.9 × 1016 см–2 с–1. Эти значения темпа генерации экситонов при максимальном общем поглощении света в устройстве обеспечивает фотоактивный слой толщиной 90–100 нм.

Серия донорно-акцепторных сополимеров с дициклопентой[cd,jk]пиреном и дициклопентой[cd,lm]периленакцепторными звеньями была получена с помощью реакций циклопенталиннулирования, катализируемых палладием. Акцепторные звенья были сопряжены с диэтинилсодержащими донорными группами на основе бензо[1,2-b:4,5-b']дитиофена, тиено[3,2-b]тиофена и 4-октил-4H-дитиено[3,2-b:2',3'-d]пиррола для получения шести вариантов полимера. В результате циклопентаннуляционной полимеризации получены сополимеры с молекулярной массой (Mn) 6-14 кДа и широким поглощением света в видимой области с запрещенной зоной 1,38–1,85 эВ. Представлена методология синтеза, а также оптоэлектронные свойства донорно-акцепторных сополимеров, включая тонкопленочное поглощение и циклическую вольтамперометрию.

Сопряженные полимеры сочетают свойства переноса электронного заряда со способностью переносить ионы, обеспечивая передачу между ионным и электронным токами. 3D-структуры помогают во многих областях применения сопряженных полимеров, таких как биоинтерфейсы, исполнительные механизмы и накопители энергии. Среди различных методов 3D-изготовления 3D-печать на основе экструзии является универсальным подходом, совместимым с процессами изготовления нескольких материалов. В этом обзоре обобщен прогресс в развивающейся области 3D-печати сопряженных полимеров с использованием трех процессов экструзионной печати: прямой печати чернилами, печати с помощью мениска и электрогидродинамической печати. Подробно описаны конструкции чернил для прямой печати, включая стратегии изменения реологии и электропроводности чернил.

Сообщается о получении пригодных для печати кремниевых чернил с использованием полупроводникового класса и коммерчески доступного трисилана (Si3H8). Синтез проводится в растворе при комнатной температуре или ниже в атмосфере N2 при атмосферном давлении и включает начальную стадию обработки ультразвуком с последующим облучением ультрафиолетовым светом. Получение силанов более высокого порядка с помощью ультразвука продемонстрировано с помощью газовой хроматографии, а измерения ядерного магнитного резонанса используются для демонстрации того, что комбинированная сонофотолитическая обработка дает полимер гидрида кремния с высокой степенью разветвленности. Кроме того, изображения сканирующей электронной микроскопии (SEM) используются для определения сонокаталитического образования наночастиц кремния. Кроме того, утверждается, что эти частицы частично ответственны за обеспечение резко ускоренного роста полимера, который иначе не наблюдался бы за тот же промежуток времени при использовании только ультрафиолетового излучения. Наконец, полезность чернил, использованных в этом исследовании, продемонстрирована в области печатной электроники путем получения тонких пленок аморфного кремния методом отжима и химического осаждения из паровой фазы при атмосферном давлении с оптоэлектронными свойствами, приближающимися к таковым у современных материалов для химического осаждения из паровой фазы с плазменным усилением (PECVD).

Синтезированы политиофены, содержащие борнильную группу в качестве боковой цепи. Полимеры, состоящие из множества тиофенов и замещенного ароматического кольца в повторяющемся звене, демонстрируют правостороннюю спиральность в состоянии пленки. Результаты измерений уровня энергии показывают хорошее согласие с результатами расчетов по теории функционала плотности для модельных соединений. Исследования электронного спинового резонанса (ESR) In situ показывают, что увеличение количества незамещенных тиофеновых звеньев в повторяющемся звене увеличивает восприимчивость к легирующим веществам. Наличие хиральных носителей заряда подтверждено измерениями спектроскопии ЭПР и кругового дихроизма.

Изолированные молекулярные провода (IMWS) представляют собой π-сопряженные полимеры, которые на молекулярном уровне покрыты изолирующим слоем и структурно аналогичны шнурам питания на наноуровне. Такие уникальные архитектуры ожидаются в молекулярной электронике и органических устройствах. Здесь мы предлагаем новую концепцию молекулярного дизайна IMWs, в которой оболочки можно настраивать, тем самым позволяя модулировать электронные свойства внутренних π-сопряженных систем. С этой целью мы сосредоточили наше внимание на диэлектрической проницаемости оболочек, поскольку она определяет электростатическое взаимодействие между зарядами. При легировании носители заряда, такие как полярон и биполярон, генерировались независимо от диэлектрических свойств оболочек. Измерения микроволновой проводимости методом флэш-фотолиза с временным разрешением показали, что подвижность носителей заряда внутри провода не зависит от оболочек. Однако мы обнаружили, что носители заряда могут быть стабилизированы оболочками с высокой диэлектрической проницаемостью благодаря эффекту экранирования заряда. Мы ожидаем, что разработанные таким образом IMW будут полезны в различных приложениях, где природа носителей заряда играет важную роль, и особенно когда требуется окислительно-восстановительное переключение (например, в электрохромных, магнитных приложениях и приложениях с памятью).

Синие светоизлучающие полифлуорены, PPF-FSOs и PPF-SOFs, были синтезированы путем введения спиро[флуорен-9,9'-тиоксантен-S, S-диоксида] изомеров (2,7-диил и 2',7'-диил) (FSO/SOF) в поли[9,9-бис(4-(2- этилгексилокси)фенил)флуорен-2,7-диил] (PPF) остов, соответственно. С увеличением содержания фрагментов FSO и SOF спектры поглощения и PL PPF-FSOs демонстрируют небольшое красное смещение, в то время как спектры PPF-SOFs демонстрируют синее смещение соответственно. Уровни HOMO и LUMO постепенно снижаются с увеличением единицы SOF в PPF-SOFs. Полимеры излучают синий свет с максимумом около 430-445 нм и демонстрируют превосходную спектральную стабильность при изменении плотности тока. Отчетливо сужающиеся спектры EL наблюдались при включении в полимеры изомеров. Полная ширина при половинном максимуме уменьшена на 15 нм для PPF-SOFs, что приводит к синему смещению координат CIE с (0,16, 0,11) до (0,16, 0,08). С конфигурацией устройства ITO/PEDOT:PSS/EML/CsF/Al, максимальная светоотдача (LEmax) 2,00 КД А-1, максимальная внешняя квантовая эффективность (EQEmax) 3,76% при координатах CIE (0,16, 0,08) для PPF-SOF15 и LEmax 1,68 кд А-1, a Коэффициент максимального значения равен 2.38% с CIE (0,16, 0,12) для PPF-FSO10 соответственно. Результат показывает, что спиро[флуорен-9,9'-тиоксантен-S, S-диоксид] изомеры являются перспективными блоками для темно-синих светоизлучающих полимеров.

Новый двумерный тетратиенил-TBDT (TBDT-4T) был синтезирован с использованием катализируемого палладием C─H-бензаннирования между иодбиарилом и 1,2-дитиенилацетиленом. Станнилированный TBDT-4T был сополимеризован с мономерами ди(тиофенил) дифторбензотиадиазола (FBT) и фтортиенти - фторотиофена (FTT) с получением PTBDT-FBT и PTBDT-FTT, которые показали высокие температуры разложения (421 и 408°C) и глубокие уровни HOMO (-5,80 и -5,84 эВ). Устройство с инвертированным солнечным элементом, использующее смесь PTBDT-FBT:PC71BM (1:1 по массе), показало эффективность преобразования энергии (PCE) 4,16%, в то время как устройство, использующее смесь PTBDT-FTT:PC71BM (1:2 по массе), показало PCE 3,98%.

Сообщается о новом полифлуорене PF-TFVE с функциональными группами трифторвинилового эфира (–OCF = CF2) в положении C-9. При нагревании до высоких температур полимер превращается в сшитую сетку (PF-PFCB), которая демонстрирует гораздо более низкую диэлектрическую проницаемость и коэффициент рассеяния на высокой частоте, чем традиционный октилзамещенный полифлуорен (PFO) (ср., PF-PFCB: 2,42 и 0,048; PFO: 3,80 и 0,22 при частоте 30 МГц). Электронные спектры PF-PFCB указывают на то, что он проявляет более слабое поглощение в УФ–видимой области и фотолюминесцентное излучение, чем PFO в твердом состоянии, предполагая, что большие группы заместителей и сшитые сетки в PF-PFCB препятствуют сопряжению между двумя звеньями флуорена. Это первый пример, показывающий, что диэлектрические свойства полифлуоренов могут варьироваться различными группами заместителей в положении C-9. Эти результаты указывают на то, что полифлуорены можно рассматривать не только как полупроводники, но и как изоляторы.

Фундаментальная природа переноса заряда в высокоупорядоченных органических полупроводниках постоянно обсуждается. Известно, что при криогенных температурах эффекты внутри полупроводника, такие как ловушки или взаимодействие носителей заряда с изолирующей подложкой (дипольный беспорядок или поляроны Фрелиха), ограничивают движение носителей заряда. Для сравнения, при повышенных температурах, когда подвижность носителей заряда часто также уменьшается в зависимости от температуры, часто обсуждаются механизмы рассеяния фононов или динамического беспорядка, но точная микроскопическая причина, ограничивающая движение носителей, обсуждается. Здесь подвижность в диапазоне температур от 200 до 420 К в зависимости от плотности носителей исследуется в высокоупорядоченных пленках перилендиимида толщиной от 3 до 9 нм. Замечено, что при температуре выше комнатной увеличение электрического поля затвора или уменьшение толщины полупроводниковой пленки приводит к подавлению подвижности носителей заряда. Благодаря измерениям рентгеновской дифракции при различных температурах и электрических полях изменения тонкопленочной структуры исключены как причина наблюдаемого снижения подвижности. Экспериментальные результаты указывают на центры рассеяния или ловушки на границе раздела полупроводник –диэлектрик или в диэлектрике как на ограничивающий фактор подвижности носителей, ролью которого обычно пренебрегают при повышенных температурах.

Разработка электрических органических проводников является сложной задачей из-за трудностей, связанных с получением свободных носителей заряда путем химического легирования. Для разработки новой платформы легирования, легирующие способности четырех разработанных сопряженных полимеров (CPS) количественно охарактеризованы с использованием устройства переменного тока с эффектом Холла. Результирующая плотность носителей связана со степенью электронной связи между повторяющимся звеном CP и 2,3,5,6-тетрафтор-7,7,8,8-тетрацианохинодиметаном (F4-TCNQ), а легированный PIDF-BT обеспечивает выдающуюся электропроводность, превышающую 210 См / См-1, в основном за счет легкой генерации носителей с помощью легирования и относительно быстрой подвижности носителей. Кроме того, отмечено, что небольшое увеличение электроноакцепторной способности повторяющегося элемента в каждом CP уменьшает электронную связь с F4-TCNQ и серьезно ухудшает эффективность легирования, включая изменение действующего механизма легирования для CPS. Более того, когда PIDF-BT с высокой легирующей способностью наносится на слой, переносящий отверстия, с F4-TCNQ в качестве поверхностного легирующего слоя на границе раздела с перовскитом, эффективность преобразования энергии перовскитового солнечного элемента значительно повышается, с 17,4% до более чем 20%, благодаря повышению эффективности сбора заряда. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия и анализ с помощью зонда Кельвина подтверждают, что улучшенные характеристики солнечных элементов обусловлены увеличением встроенного потенциала из-за образования электродипольного слоя.

Продемонстрировано, что термоэлектрические характеристики донорно–акцепторных (D–A) сополимеров n-типа могут быть увеличены в > 1000 раз за счет адаптации плотности состояний (DOS). Распределение DOS адаптировано за счет встраивания sp2-атомов азота в донорную часть D-A основной цепи. Следовательно, достигается электропроводность 1,8 С/См-1 и коэффициент мощности 4,5 мкВт/м-1 К-2. Интересно, что наблюдается необычное переключение знака (с отрицательного на положительный) коэффициента Зеебека немодифицированного сополимера D-A при умеренно высокой легирующей нагрузке. Прямое измерение DOS показывает, что распределения DOS становятся менее широкими при модификации основной цепи как в первичном, так и в легированном состояниях. Кроме того, состояния комплексов переноса заряда, индуцированных легированием (CTC), которые энергетически расположены ниже нейтральной зоны, наблюдаются в DOS легированного немодифицированного сополимера D-A. Предполагается, что перенос заряда через эти состояния CTC ответственен за положительные коэффициенты Зеебека в этой системе, легированной n. Это подтверждается численным моделированием и температурной зависимостью коэффициента Зеебека. Работа дает уникальное представление о фундаментальном понимании молекулярного легирования и проливает свет на разработку эффективных материалов OTE n-типа с точки зрения адаптации DOS.

Традиционные кремниевые солнечные элементы удаляют отверстия и пассивируют поверхность раздела с использованием примеси бора и тонких диэлектрических пленок, таких как оксид кремния или гидрированный аморфный кремний. Без этих двух ключевых компонентов лишь немногие технологии обеспечивают эффективность преобразования энергии выше 20%. Здесь чернила из углеродных нанотрубок наносятся методом отжима непосредственно на кремниевую пластину, чтобы служить одновременно слоем для удаления отверстий, а также для пассивации межфазных дефектов. Это обеспечивает недорогой процесс изготовления без вакуумного оборудования и высоких температур. Эффективность преобразования энергии составляет 21,4% при площади устройства 4,8 см2 и 20% при промышленном размере (245,71 см2) пластины. Кроме того, высокое качество этого селективного контакта с пассивированным носителем обеспечивает коэффициент заполнения 82%, что является рекордом для кремниевых солнечных элементов с контактами без примеси. Сочетание материалов с небольшими размерами и органической пассивацией - это новая стратегия для создания высокоэффективной фотоэлектрической системы.

Фотокаталитическое восстановление CO2 предлагает многообещающий подход к управлению глобальным углеродным балансом. Плавная доставка фотовозбужденных электронов к активным центрам без дополнительных фотосенсибилизаторов по-прежнему является сложной задачей. Здесь была получена серия донорно–π-акцепторных конъюгированных органических полимеров (COPs) с использованием антрацена, кобальтокоординированного бипиридила и бензола в качестве донорных, акцепторных и π-линкерных звеньев соответственно. Введение фенильного линкера значительно улучшило активность фотокаталитического восстановления CO2 при освещении видимым светом. Исследования взаимосвязи структуры и характеристик показали, что донорно–π–акцепторная структура способствует подвижности носителей заряда и эффективности использования каталитически активных центров, что приводит к высокой фотокаталитической активности и стойкости к фоторедукции CO2. Глубокое понимание процессов переноса электронов открывает новые перспективы для дальнейшей оптимизации и рационального проектирования фотоактивных полимеров с высокой эффективностью преобразования солнечной энергии.

Молекулярное легирование в сопряженных полимерах (CPS) в последнее время привлекает пристальное внимание из-за его потенциала для достижения высокой электропроводности в органических термоэлектрических материалах. В частности, это влияет не только на плотность носителей n, но и на подвижность носителей µ, поскольку высокая степень молекулярного легирования изменяет морфологические свойства. Здесь исследуется влияние молекулярного легирования в тонких пленках CP на пути и механизмы переноса заряда, которые управляют соотношением µ-n. Два репрезентативных CP донорно–акцепторного типа с аналогичной μ, но различной молекулярной сборкой в нелегированном состоянии, то есть поли[2,5-(2-октилдодецил)-3,6-дикетопирролопиррол-alt-5,5-(2,5-ди(тиен-2-ил) тиено[3,2-b]тиофен)] (DPPDTT) и получают индаценодитиофен-co-бензотиадиазол (IDTBT). Сильное легирование хлоридом железа (FeCl3) индуцировало DPPDTT с высококристаллической ориентацией краев, увеличивая его µ до 19,6 см2 В-1 с-1, тогда как IDTBT с нерегулярной межмолекулярной укладкой показал незначительные изменения в µ. Обнаружено, что это различное соотношение µ-n в значительной степени связано с начальным молекулярным упорядочением пленок CP. Механизм переноса заряда также существенно отличается: в легированном DPPDTT наблюдаются как когерентный, так и некогерентный перенос, тогда как некогерентный перенос обнаруживается только в легированном IDTBT. В этом исследовании предлагаются рекомендации по усилению переноса заряда CPS при легировании с точки зрения структурного нарушения.

Шесть арильных комплексов бромида Pd(II) на основе производного перилендиимида (Ar) и смешанных лигандов фосфина успешно синтезированы путем прямого окислительного присоединения Ar–Br к предшественнику Pd(0). Эти комплексы с общими формулами ArPdBr(PCy3)2 (PCy3 = трициклогексилфосфин; Pd1–Pd3) и [ArPdBr (TXP-2,4)]2 (TXP-2,4 = три-2,4-ксилилфосфин; Pd4–Pd6) стабильны и могут обрабатываться на воздухе при комнатной температуры. Благодаря использованию комплексов Pd (II) в качестве инициаторов полимеризация с переносом катализатора Suzuki (SCTP) мономера флуорена AB-типа исследуется для получения полифлуоренов (PFS) с определенной концевой группой. Комплексы Pd4–Pd6 со вспомогательным лигандом TXP-2,4 могут инициировать полимеризацию мономера флуорена AB-типа при комнатной температуре, в то время как для Pd1–Pd3 требуется более высокая температура полимеризации с алкилфосфином PCy3. Полученные полимеры анализируются методом матрично-ионизационной масс-спектрометрии с лазерной десорбцией и времяпролетным методом, который подтверждает, что Ar-группа присоединена к концу полимерной цепи. Более того, PF, полученные с помощью SCTP, катализируемых Pd4–Pd6, содержат именно Ar-группу на одном конце цепи и 4-трет-бутилфенильная концевая группа на противоположном конце, что указывает на то, что Pd4-Pd6 с объемным TXP-2,4 демонстрируют лучшие каталитические характеристики в SCTP. Спектры фотолюминесценции полученных полимеров показывают двойное или синее излучение, возникающее в результате разницы молекулярных масс.

Был разработан и синтезирован новый набор 2D-сопряженных полимеров двухтактного типа (P1–P4), в которых A1, A2 (аналоги кислорода) и A3, A4 (аналоги серы) являются электроннодефицитными звеньями, используемыми в качестве сомономеров. При введении новых повторяющихся звеньев в полимерную основу наблюдались значительные изменения в оптоэлектронных свойствах. Кроме того, гетероатомный обмен в новых повторяющихся звеньях также привел к заметным изменениям в фотофизических свойствах, в частности, P1 и P2 (аналоги кислорода) продемонстрировали батохромный сдвиг в спектрах поглощения UV-vis и более глубокие уровни энергии HOMO, чем P3, P4 (аналоги серы). Интересно, что спектры поглощения P1, P3 показывают вибронное плечо (659, 652 нм) пика в области с более низкой энергией, и это может быть результатом нековалентных взаимодействий между электронно-богатыми и электронно-дефицитными звеньями. Кроме того, систематическое исследование этих полимеров с добавками и обработкой растворителями привело к повышению эффективности преобразования энергии на 4,29% для устройств на основе P3 в органических солнечных элементах с объемным гетеропереходом.

Коэффициент Зеебека как для электронов, так и для дырок в семействе амбиполярных сополимеров дикетопирролопиррола исследован с использованием полевых измерений. Обнаружено, что при высоких концентрациях носителей величина коэффициентов Зеебека не сильно зависит от молекулярной структуры основной цепи в этом семействе полимеров. Кроме того, коэффициенты Зеебека электронов и дырок имеют очень схожие величины, что показывает, что электроны и дырки испытывают схожий энергетический ландшафт. Наблюдаются незначительные различия в зависимости концентрации носителей между полимерами, которые интерпретируются в терминах разной степени энергетического беспорядка на основе молекулярной динамики и моделирования электронной структуры.

Структурно сложные π-сопряженные полимеры имеют большие перспективы в качестве ключевых компонентов сенсорных и электронных устройств; однако их синтез не был тривиальной задачей. С точки зрения эффективности синтеза было бы более привлекательным получить доступ к этим материалам с помощью удобных и эффективных методов из простых строительных блоков. Один из таких синтетических инструментов, многокомпонентная полимеризация, может учитывать модульность и обеспечивать высокоэффективный синтез. В этой статье описывается несколько стратегий многокомпонентной полимеризации для синтеза различных π-сопряженных полимеров, которые классифицируются в зависимости от того, как мономеры выравниваются в процессе полимеризации. Кроме того, выделяются и обсуждаются проблемы и перспективы в этой области.

Традиционный метод получения органических фотоэлектрических материалов с объемным гетеропереходом (OPVS) представляет собой одностадийный метод из смешанного раствора донорных и акцепторных материалов, известный как blend-casting (BC). Недавно был продемонстрирован альтернативный метод для достижения высокой эффективности (13%), сравнимой с современными устройствами BC. Этот двухэтапный метод нанесения покрытия, известный как “последовательная обработка” (SqP), включает последовательное нанесение донора, а затем акцептора из двух ортогональных растворителей. Однако потребность в ортогональных растворителях для обработки донора и акцептора ограничивает выбор материалов и технологических растворителей. В этой статье сообщается об улучшенной версии метода SqP без необходимости использования ортогональных растворителей. Успех основан на донорных полимерах с сильными зависящими от температуры свойствами агрегации, раствор которых можно обрабатывать при высокой температуре, но получающаяся пленка становится полностью нерастворимой при комнатной температуре, что позволяет обрабатывать вышележащие акцепторы широким спектром неортогональных растворителей. При таком подходе демонстрируется эффективность SqP OPVs на основе ряда донорно-акцепторных материалов и технологических растворителей, и в каждом отдельном случае SqP OPVs могут превосходить свои аналоги BC. Полученные результаты расширяют выбор растворителей и открывают гораздо более широкие возможности для оптимизации технологических параметров метода SqP.

Электронные характеристики сопряженных полимеров зависят от микроструктуры полимерных пленок. Морфология с просачивающейся сеткой с высокой кристалличностью, упорядоченной межмолекулярной упаковкой и порядком на большие расстояния полезна для переноса заряда. В недавних отчетах было показано, что некоторые сопряженные полимеры обладают жидкокристаллической структурой. Появление упорядочения жидких кристаллов обеспечивает новое решение для решения трудностей при манипулировании микроструктурой. В этом обзоре мы кратко описываем, как жидкая кристалличность может способствовать расположению молекул и направлять ориентацию на большие расстояния во время обработки пленки, что приводит к высокой подвижности заряда. Мы ожидаем, что эта статья могла бы привлечь больше внимания к жидкой кристалличности сопряженных полимеров.

Донорно-акцепторные блок-сополимеры (BCP), включающие поли (3-гексилтиофен) (P3HT), и сополимер полистирола с подвесными фуллеренами (PPCBM) обеспечивают желаемые стабильные наноструктуры, но в основном не демонстрируют сбалансированной подвижности носителей заряда. В этой работе представлен элегантный подход к согласованию переноса дырок и электронов в BCP путем смешивания с молекулярным ПХБМ без какого-либо макрофазного разделения. Недостаточная подвижность электронов ПХБМ может быть в значительной степени компенсирована добавлением ПХБМ, которая контролируется методом ограниченного тока объемного заряда. С помощью рентгеновской дифракции, атомно-силовой микроскопии и дифференциальной сканирующей калориметрии мы подтвердили высокую смешиваемость смеси ПХБМ: ПХБМ - до 60 мас. % ПХБМ-нагрузки, образующей аморфную, молекулярно смешанную фуллереновую фазу без кристаллизации. Таким образом, смешивание BCP с ПХБМ существенно улучшает перенос заряда, достигая подвижности электронов μe=(3,2±1,7) × 10-4 см2В-1с-1 и подвижности дырок μh=(1,8±0,6) × 10-3 см2В-1с-1 в органических полевых транзисторах (OFET). Смесь BCP: ПХБМ обеспечивает столь же высокий амбиполярный перенос заряда по сравнению с общепринятой системой P3HT: ПХБМ, но с преимуществом исключительно стабильной морфологии даже при длительном термическом отжиге. Эта работа демонстрирует возможность одновременного переноса высокого заряда и стабильной морфологии в донорно–акцепторном БКП с помощью смесевого подхода.