Control de la transferencia de carga dentro de la cadena en sistemas modelo para materiales fotovoltaicos de...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Química de Polímeros La Química de Polímeros es la química de los polímeros.
• La fotofísica es la fotofísica.

Sus antecedentes:

• Los copolímeros conjugados de bloque de donante-aceptor son cruciales para la electrónica orgánica.
• Comprender la separación de carga dentro de la cadena es clave para mejorar la eficiencia del dispositivo.
• Las mezclas convencionales de donante-aceptante exhiben principalmente la separación de cargas entre cadenas.

Objetivo del estudio:

• Investigar las propiedades electrónicas de los enlaces conjugados entre los segmentos de donante y aceptor.
• Para modelar y estudiar la separación de carga fotoinducida dentro de la cadena dentro de los copolímeros de bloque.
• Explorar el impacto de la estructura de enlace conjugado en las modificaciones del estado excitado.

Principales métodos:

• Síntesis de modelos de sistemas conjugados compuestos por poli- 3-hexil tiofeno (P3HT) y una sola unidad F8-TBT.
• Caracterización de las propiedades electrónicas, incluidos los espectros de absorción y emisión.
• Análisis espectroscópico ultrarrápido para determinar la dinámica de formación del estado de transferencia de carga (<40 fs).

Principales resultados:

• La conjugación directa de P3HT con la unidad tiofeno-benzotiadiazol-tiofeno (TBT) dio como resultado un estado de transferencia de carga localizado con espectros desplazados al rojo.
• Este estado de transferencia de carga intracadena se formó rápidamente (<40 fs) y de manera eficiente, pero fue de corta duración (<1 ns).
• La separación de P3HT y TBT con una unidad de dioctilfluoreno (F8) mostró una modificación mínima del estado electrónico, pero permitió estados de carga separada de mayor duración.

Conclusiones:

• El enlace conjugado influye fuertemente en la dinámica del estado excitado y en los mecanismos de separación de carga en los sistemas donante-aceptante.
• Los estados de transferencia de carga intracadena pueden formarse rápida y eficientemente, pero sus vidas están limitadas por la arquitectura molecular.
• Los enlaces de banda ancha más amplios pueden facilitar la separación de cargas de mayor duración, ofreciendo potencial para mejorar el rendimiento de los dispositivos electrónicos orgánicos.