Автореферат (Эффект соседних звеньев при формировании комплекса с переносом заряда между полупроводниковыми полимерами и органическими акцепторами), страница 5

Построена феноменологическая модель тушения фотолюминесценции(ФЛ) полупроводникового полимера (модифицированное выражение ШтернаФольмера) в растворе его смеси с низкомолекулярным акцептором, в которойформируется комплекс с переносом заряда (КПЗ). Модель учитываетособенности тушения ФЛ полупроводникового полимера: миграцию экситона поцепи и пороговую зависимость концентрации КПЗ от концентрации акцептора.2. Исследованы спектры поглощения и ФЛ растворов смесейполупроводникового полимера MEH-PPV с низкомолекулярным органическимакцептором TNF в хлорбензоле. Рассчитана зависимость концентрации КПЗмежду MEH-PPV и TNF от концентрации акцептора, получены кривые тушенияФЛ. Обнаружено, что существенное увеличение концентрации КПЗ послепороговой концентрации акцептора (более 50 раз) приводит лишь кнезначительному усилению тушения ФЛ (5 раз). В связи с этим, на основепредложенной модели тушения ФЛ полупроводникового полимера, сделанвывод о неравномерном распределении КПЗ по цепям полимера в растворе смесиMEH-PPV:TNF.

Неравномерное распределение КПЗ по цепям позволяет выбратьиз предложенных ранее гипотез, объясняющих пороговый характеркомплексообразования в смеси MEH-PPV:TNF, гипотезу эффекта соседнихзвеньев.3. Построена трехпараметрическая аналитическая модель образованияКПЗ между полупроводниковым полимером и низкомолекулярным акцепторомв растворе при наличии эффекта соседних звеньев. Модель хорошо описываеткомплексообразование в смеси MEH-PPV:TNF. Таким образом, впервыепредложеноколичественноеописаниепороговогохарактеракомплексообразования в донорно-акцепторной смеси полупроводниковогополимера. Показано, что в рамках предложенной модели эффекта соседнихзвеньев при комплексообразовании, энергия связи КПЗ между MEH-PPV и TNFувеличивается более чем в два раза при наличии КПЗ на соседнем сегменте(комнатная температура, растворитель хлорбензол).

При наличии КПЗ на обоихсоседних сегментах, энергия связи увеличивается более чем в три раза. Такимобразом, эффект соседних звеньев может играть ключевую роль при образованииКПЗ между полупроводниковым полимером и низкомолекулярныморганическим акцептором. Методом Монте-Карло проведено моделированиепроцесса образования КПЗ между изолированной цепью полимера и молекуламинизкомолекулярного акцептора при наличии эффекта соседних звеньев.23Показано, что КПЗ распределены по цепи неоднородно и имеют тенденцию кобразованию кластеров.4. Исследованы спектры поглощения растворов донорно-акцепторныхсмесей полупроводниковых полимеров MEH-PPV и P3HT с различнымиакцепторами: производными флуорена, динитроантрохиноном (DNAQ),тетрацианохинодиметаном (TCNQ) и тетрафтортетрацианохинодиметаном (F 4TCNQ).

Проведена аппроксимация зависимости поглощения КПЗ отконцентрации акцептора в этих смесях с помощью построенной модели эффектасоседних звеньев. Из результатов аппроксимации оценены значения энергиисвязи изолированного КПЗ и добавки к энергии связи за счет эффекта соседнихзвеньев в различных смесях. Обнаружено, что выраженность эффекта соседнихзвеньев не зависит от электронного сродства акцептора (для значенийпоследнего в пределах 4-4.5 эВ), типа растворителя, концентрации полимера (впределах 0.01-2 г/л).

Выявлено, что эффект соседних звеньев определяется типоммолекулярного остова донора и акцептора. На основании полученных данныхпредложена гипотеза микроскопического механизма эффекта соседних звеньевпри образовании КПЗ на цепи полупроводникового полимера.Литература1.Bakulin, A.A., Pshenichnikov, M.

S., van Loosdrecht, P. H. M., Golovnin, I. V.,Paraschuk, D. Yu. Conjugated polymer charge-transfer complexes: a new routeto low-bandgap photostable materials, in Physics of nanostructured solar cells,Editors: V. Badescu and M. Paulescu. 2010, Nova Science Publishers. p. 463504.2.Parashchuk, O.D., V.V. Bruevich, and D.Y. Paraschuk, Association function ofconjugated polymer charge-transfer complex.

Phys. Chem. Chem. Phys., 2010.12(23): p. 6021 - 6026.3.Паращук, О.Д., Сосорев, А.Ю., Бруевич, В.В., Паращук, Д.Ю., Пороговоеобразованиемежмолекулярногокомплексапереносазарядаполупроводникового полимера. Письма в ЖЭТФ, 2010. 91(7): p. 379-384.4.Хохлов А. Р., Кучанов С. И., Лекции по физической химии полимеров. 2000,Москва: "Мир". – 192 с.24Основные публикации по теме диссертации1. Sosorev, A.Y., Parashchuk, O.D., Zapunidi, S.A., Kashtanov, G.A., andParaschuk, D.Y. Intrachain Aggregation of Charge-Transfer Complexes inConjugated Polymer:Acceptor Blends from Photoluminescence Quenching //The Journal of Physical Chemistry C, 2013. 117(14): p. 6972-6978.2.

Sosorev, A.Y. and Zapunidi, S.A. Neighbor Effect in Complexation of aConjugated Polymer // The Journal of Physical Chemistry B, 2013. 117(37): p.10913-10919.3. Sosorev, A.Y. and Paraschuk, D.Y. Charge-Transfer Complexes of ConjugatedPolymers // Israel Journal of Chemistry, 2014. 54(5-6): p. 650-673.4. Паращук, О.Д., Сосорев, А.Ю., Бруевич, В.В., Паращук, Д.Ю., Пороговоеобразованиемежмолекулярногокомплексапереносазарядаполупроводникового полимера // Письма в ЖЭТФ, 2010.

91(7): стр. 379384.5. Сосорев А.Ю., Запуниди С.А. Тушение фотолюминесценцииполупроводникового полимера в растворе за счёт образования комплексас переносом заряда с низкомолекулярным акцептором // Международнаянаучная конференции студентов, аспирантов и молодых учёных«Ломоносов-2011», Москва, 11 - 15 апреля 2011 г.6. Сосорев А.Ю., Запуниди С.А., Каштанов Г.С. Модель эффекта соседа приобразовании комплекса с переносом заряда между полупроводниковымполимером и низкомолекулярным органическим акцептором //Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодыхучёных «Ломоносов-2012», Москва, 9 - 13 апреля 2012 г.7. Sosorev A.

Yu., Zapunidi S. A., Kashtanov G. S., and Paraschuk D. Yu.Neighbor effect in the process of charge-transfer complex formation between aconjugated polymer and low-molecular-weight organic acceptor // “HumboldtColloquium”, Junior Scientists session, Russia, Moscow, May 31– June 2, 20128. Sosorev A.

Yu., Kashtanov G.S., Zapunidy S.A and Paraschuk D.Yu.Absorption Spectroscopy of Charge-Transfer Complexes between a ConjugatedPolymer and Low-Molecular-Weight Acceptor // 3d International Symposium“Molecular Photonics”, Russia, St. Petersburg, Repino, June 24-29, 2012259. Сосорев А.Ю., Запуниди С.А., Каштанов Г.С., Паращук Д.Ю. Эффектсоседа при образовании комплекса с переносом заряда междусопряженным полимером и органическим акцептором // ЧетвертаяВсероссийскаяшкола-конференциядлямолодыхученых«Макромолекулярные нанообъекты и полимерные нанокомпозиты»,Московская область, пансионат «Союз», 21-26 октября 2012 г.10.Паращук О.Д., Сосорев А.Ю., Каштанов Г.С., Паращук Д.Ю.Термохромизм донорно-акцепторных смесей сопряженных полимеров //Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодыхучёных «Ломоносов-2013», Москва, 8 - 13 апреля 2013 г.11.

Sosorev A. Yu, Parashchuk O. D., Zapunidi S. A., Kashtanov G. S.,Perepichka I. F. and Paraschuk D. Yu.. Neighbor effect in charge-transfercomplex formation between a conjugated polymer and low-molecular-weightorganic acceptor // 11th International Symposium on Functional π-electronsystems (Fπ-11), France, Bordeaux area, Arcachon, June 2-7, 201312.Sosorev A. Yu, Parashchuk O. D., Zapunidi S. A., Kashtanov G. S.,Perepichka I.

F. and Paraschuk D. Yu.. Neighbor effect in charge-transfercomplex Neighbor Effect in Charge-Transfer Complex Formation BetweenSemiconducting Polymers and Organic Acceptors // International Conference onCoherent and Nonlinear Optics (ICONO/LAT) 2013, Moscow, June 18-22, 201313.Sosorev A. Yu, Parashchuk O. D., Zapunidi S. A., Kashtanov G. S.,Perepichka I. F. and Paraschuk D. Yu.

Neighbor effect in charge-transfercomplex formation between a conjugated polymer and small-molecule organicacceptor // International conference on synthetic metals (ICSM-2014), Finland,Turku, June 30 – July 5, 201414. Sosorev A. Yu, Parashchuk O. D., Zapunidi S. A., Kashtanov G. S.,Perepichka I. F. and Paraschuk D. Yu. The neighbor effect in charge-transfercomplex formation between a conjugated polymer and small-molecule organicacceptor // 12th International Conference on Nanostructured Materials (NANO2014), Russia, Moscow, July 12-19, 201415.Sosorev A. Yu, Parashchuk O.

D., Zapunidi S. A., Kashtanov G. S., PerepichkaI. F., Golodilin N. and Paraschuk D. Yu. Interaction between conjugatedpolymer and organic acceptor in solution: Insight from the absorption data //International Fall School on Organic Electronics (IFSOE-2014), Moscowregion, “Soyuz”, September 21-26, 201426.