Лазерная корреляционная спектроскопия молекулярного рассеяния света в донорно-акцепторных композициях полупроводникового полимера (1103528)
Текст из файла
На правах рукописиПАРАЩУК ОЛЬГА ДМИТРИЕВНАЛАЗЕРНАЯ КОРРЕЛЯЦИОННАЯ СПЕКТРОСКОПИЯМОЛЕКУЛЯРНОГО РАССЕЯНИЯ СВЕТАВ ДОНОРНО-АКЦЕПТОРНЫХ КОМПОЗИЦИЯХПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ПОЛИМЕРАСпециальность 01.04.21 – лазерная физикаАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукМосква – 20111Работа выполнена на кафедре общей физики и волновых процессов физическогофакультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова.Научный руководитель:кандидат физико-математических наукЛаптинская Татьяна ВасильевнаОфициальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессорПенин Александр Николаевич,физический факультет МГУ им. М.В.
Ломоносова,Москва;доктор физико-математических наук, профессорДанилейко Юрий Константинович,Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН,МоскваВедущая организация:Институт спектроскопии РАН, Троицк МосковскойобластиЗащита диссертации состоится « »2011 г. в ______ часов на заседаниидиссертационного совета Д 501.001.31 при Московском государственномуниверситете имени М.В. Ломоносова по адресу: 119991, ГСП-1, Москва,Ленинские горы, МГУ, дом 1, стр. 62, корпус нелинейной оптики, аудиторияимени С.А.
Ахманова.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультета МГУимени М.В. Ломоносова.Автореферат разослан «____» _____________ 20____ г.Ученый секретарьдиссертационного совета Д 501.001.31,кандидат физико-математических наук, доцент2Т.М. ИльиноваОбщая характеристика работыАктуальность работыПолупроводниковые или сопряжѐнные полимеры (СП) — перспективныеорганические материалы для использования в оптоэлектронных и фотонныхустройствах, поскольку данные материалы совмещают в себе свойстваполупроводников (люминесценция, проводимость и т.д.) и привлекательныесвойства полимеров (пластичность, малый вес и т.д.).Уникальные свойства CП позволяют им служить перспективной основойдля изготовления солнечных фотоэлементов большой площади.
На данныймоментмаксимальнаяэффективностьфотоэлектрическогопреобразованияэнергии солнечного света в полимерных фотоэлементах превышает 8%. Ониоснованы на донорно-акцепторных композициях (ДАК) сопряжѐнных полимеров,в которых сформирован объемный гетеропереход. При этом морфологияобъемного гетероперехода, в частности масштаб разделения фаз донора иакцептора, во многом определяет эффективность фотоэлемента.Недавно были обнаружены межмолекулярные комплексы с переносомзаряда (КПЗ), образующиеся между CП и некоторыми низкомолекулярнымиакцепторами в основном состоянии.
КПЗ оказывает значительное влияние нафункционирование органических солнечных фотоэлементов: во-первых, КПЗобладает полосой поглощения в красной и ИК областях спектра, что позволяетрасширить диапазон фоточувствительности донорно-акцепторной смеси в областьоптической щели CП; во-вторых, наличие КПЗ в ДАК влияет на разделение фазакцептора и донора в пленке, что в свою очередь определяет морфологию пленки,а значит ихарактеристики объемного гетероперехода. Вместе с тем, такиеосновные характеристики КПЗ полупроводниковых полимеров, как константаассоциации и коэффициент экстинкции, практически не исследованы.
Значенияданных величин могут быть получены из анализа спектров поглощения икомбинационного рассеяния донорно-акцепторных смесей на основе СП.Влияние КПЗ на конформационное состояние полимера в растворе впринципе может быть использовано для управления морфологией объемного3гетеропереходасоответствующейпленки,посколькуизвестно,чтоконформационное состояние полимера может быть унаследовано из раствора втвердую фазу. Для исследования влияния КПЗ на конформационное состояниецепей СП в растворе широкие возможности дает информативный метод изучениядинамики полимерных молекул в растворе – лазерная корреляционнаяспектроскопия молекулярного рассеяния света, который также называютдинамическим рассеянием света (ДРС). Отметим, что растворы донорноакцепторных смесей полупроводниковых полимеров методом ДРС ранееисследованы не были.При исследовании донорно-акцепторных смесей СП методом ДРС следуетучитывать, что КПЗ в смеси может поглощать возбуждающее лазерное излучение.Эффект поглощения может значительно влиять на данные ДРС и должен бытьучтен при анализе экспериментальных данных ДРС.
Поэтому необходимоопределить условия, при которых возможно получение информации о динамикемолекул в поглощающих растворах.Цели диссертационной работы1.Установить, как формирование комплекса с переносом заряда в донорно-акцепторной смеси полупроводникового полимера влияет на конформационноесостояние сопряжѐнных цепей полимера в полуразбавленном и разбавленномрастворах.2.Определитьусловия,прикоторыхспомощьюметодалазернойкорреляционной спектроскопии молекулярного рассеяния света можно получатьинформацию о динамике молекул растворенного вещества для поглощающихрастворов, в частности для донорно-акцепторных смесей полуразбавленныхрастворов полупроводникового полимера.4Защищаемые положения1.Метод лазерной корреляционной спектроскопии молекулярного рассеяниясвета позволяет наблюдать гипердиффузионную динамику рассеивателей,сопровождаемую их баллистическим движением, в растворах, поглощающихлазерное излучение на длине волны лазерного возбуждения, при таких егомощностях,прикоторыхвизучаемомрастворенаводитсялазерно-индуцированная конвекция.2.светаМетод лазерной корреляционной спектроскопии молекулярного рассеяниядаетинформациюодинамикемолекулрастворенноговещества,поглощающего лазерное излучение на длине волны лазерного возбуждения, притаких его мощностях, при которых лазерно-индуцированная конвекция в растворене наблюдается.3.светаДанные лазерной корреляционной спектроскопии молекулярного рассеянияврастворесмесиполипарафениленвиниленовполупроводникового(MEH-PPV)сполимераорганическимизклассаакцептором(тринитрофлуоренон, TNF) указывают на агрегацию полимерных клубков вразбавленном растворе и формирование кластеров перепутанных цепей вполуразбавленном растворе этой смеси.4.Комплекс с переносом заряда, формируемый в основном электронномсостоянии между сопряжѐнными цепями полупроводникового полимера MEHPPV и органическим акцептором TNF, вызывает образование агрегатовполимерных клубков в разбавленном растворе и формирование кластеровперепутанных цепей в полуразбавленном растворе смеси MEH-PPV и TNF.5.Концентрация комплекса с переносом заряда, формируемого в основномэлектронном состоянии в растворе смеси полупроводникового полимера MEHPPV с органическим акцептором TNF, имеет пороговую зависимость отконцентрации акцептора в смеси.5Научная новизна1.Методомлазернойкорреляционнойспектроскопиимолекулярногорассеяния света впервые исследовано влияние комплекса с переносом заряда,формирующегосяврастворедонорно-акцепторнойкомпозицииполупроводникового полимера, на конформационное состояние полимера.2.Показано, что лазерно-индуцированная конвекция в растворе можетпроявляться в данных ДРС как гипердиффузионная динамика рассеивателей,сопровождаемая их баллистическим движением.3.Продемонстрировано, что метод лазерной корреляционной спектроскопиимолекулярного рассеяния света в растворах, поглощающих лазерное излучение надлиневолнывозбуждения,позволяетисследоватьдинамикумолекулрастворенного вещества при мощностях, при которых лазерно-индуцированнаяконвекция не наблюдается.4.Показано, что концентрация комплекса с переносом заряда в донорно-акцепторнойсмесиполупроводниковогоорганическим акцепторомполимераснизкомолекулярнымпороговым образом зависит от концентрацииакцептора в смеси, и рассчитана функция ассоциации комплекса с переносомзаряда в донорно-акцепторной композиции полупроводникового полимера.5.Предложена гипотеза формирования комплексов с переносом заряда вдонорно-акцепторной композиции полупроводникового полимера как процесса сположительной обратной связью.Практическая значимость1.Показано,чтометодлазернойкорреляционнойспектроскопиимолекулярного рассеяния света в растворах, поглощающих лазерное излучение надлине волны лазерного возбуждения, при мощностях, при которых лазерноиндуцированная конвекция в исследуемом растворе не наблюдается, позволяетисследовать собственную динамику молекул растворенного вещества.2.Продемонстрировано, что наблюдаемая в методе лазерной корреляционнойспектроскопии молекулярного рассеяния света гипердиффузионная динамика6рассеивателей, сопровождаемая их баллистическим движением, может бытьиспользована для изучения лазерно-индуцированной конвекции.3.Для комплексов с переносом заряда, формируемых в донорно-акцепторныхсмесях полупроводникового полимера, введена величина «функция ассоциации»,которая может быть применена для характеризации комплексов с переносомзаряда полупроводникового полимера.4.В донорно-акцепторных смесях полупроводникового полимера обнаруженэффект сильного термохромизма, который может быть использован для созданиятермохромных материалов нового типа.Апробация работыОсновныеобсуждалисьрезультатынадиссертационнойроссийскихиработымеждународныхдокладывалиськонференциях:иXVМеждународная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых«Ломоносов-2008» (Россия, Москва, 8-11 апреля 2008 года), VII Международныйсимпозиум по функциональным π-сопряжѐнным системам (Австрия, Грац, 21-25июля 2008 года), 21-й семинар по преобразованию солнечной энергииQUANTSOL 2009 (Австрия, Раурис, 7-14 марта 2009 года), Международнаяконференция по когерентной и нелинейной оптике ICONO/LAT 2010 (Россия,Казань 23-26 августа 2010 года), 18 Международная конференция по передовымлазерным технологиям ALT 2010 (Нидерланды, г.Игмонд-ан-Зии, 11-16 сентября2010).ПубликацииОсновные результаты диссертации опубликованы в 8 работах, из них 3статьи в журналах из списка ВАК России: Письма в ЖЭТФ, Physical ChemistryChemical Physics, а также 5 работ в сборниках трудов конференций.
Списокпубликаций приведен в конце автореферата.7Структура и объем диссертацииДиссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, спискалитературы. Работа содержит 148 страниц основного текста, 34 рисунка, 2таблицы, 41 формулу и 147 библиографических наименований.Личный вклад автораВсе изложенные в диссертации результаты получены автором лично илипри его непосредственном участии.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
