Deslocalización del polarón y el excitón en oligómeros del polímero de alto rendimiento PTB7

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Productos electrónicos orgánicos
• Las instalaciones fotovoltaicas

Sus antecedentes:

• La separación eficiente de las cargas es crucial para los dispositivos fotovoltaicos orgánicos (OPV).
• La deslocalización polaron positiva es esencial para la separación de cargas y la supresión de la recombinación en los OPV.

Objetivo del estudio:

• Determinar la estructura electrónica y la deslocalización de los polarones positivos en los oligómeros del tipo PTB7.
• Para comparar la deslocalización de polarón y excitón en oligómeros frente al polímero PTB7 de alto rendimiento.
• Validar un enfoque espectroscópico y computacional combinado para el estudio de los portadores de carga.

Principales métodos:

• Espectroscopia de resonancia paramagnética de electrones inducida por la luz (EPR) y de doble resonancia nuclear de electrones (ENDOR).
• EPR de banda D de alta frecuencia (130 GHz) para la determinación del tensor g.
• ENDOR pulsado de banda X para las constantes de acoplamiento hiperfino de 1H.
• Cálculos de la teoría de la densidad funcional (DFT) para los parámetros de resonancia magnética.

Principales resultados:

• El polarón positivo en el polímero PTB7 se deslocaliza en aproximadamente cuatro unidades monoméricas (~ 45 Å).
• El excitón triple neutro está significativamente más deslocalizado que el polarón positivo, superando las 10 unidades monoméricas.
• El enfoque combinado EPR/ENDOR y DFT determina con precisión la deslocalización de polarones, incluso cuando los oligómeros definidos no están disponibles.

Conclusiones:

• El estudio cuantifica la longitud de deslocalización polaron en PTB7, proporcionando información sobre los mecanismos de transporte de carga.
• La deslocalización del excitón es sustancialmente mayor que la deslocalización del polarón en los materiales PTB7.
• La metodología espectroscópica y computacional validada es aplicable al estudio de los portadores de carga en diversos sistemas electrónicos orgánicos.