Hidratación de un polímero escalera semiconductor tipo n sin cadena lateral impulsado por dopaje electroquímico

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Ciencia de los Polímeros

Sus antecedentes:

• Los transistores electroquímicos orgánicos (OECT) son cruciales para la electrónica flexible.
• Poly ((benzimidazobenzophenanthroline) (BBL) es un polímero hidrofóbico con aplicaciones potenciales de OECT.
• Comprender el comportamiento de BBL en entornos acuosos es clave para su uso en OECT.

Objetivo del estudio:

• Para investigar el rendimiento OECT de BBL.
• Aclarar el mecanismo detrás del funcionamiento de BBL en entornos acuosos a pesar de su naturaleza hidrofóbica.
• Analizar los cambios estructurales de la BBL durante los ciclos de dopaje y desdopaje electroquímicos.

Principales métodos:

• Gravimetría de microequilibrio de cristal de cuarzo electroquímico (EQCM).
• Microscopía de fuerza atómica en operación (AFM).
• Diseminación de rayos X de gran angular de incidencia de pastoreo ex situ y en operación (GIWAXS).

Principales resultados:

• Las películas BBL presentan una hinchazón significativa tras la reducción electroquímica inicial, independientemente de la masa molecular.
• Durante la operación, GIWAXS reveló una mayor hinchazón y una menor contracción después de la eliminación del dopaje de lo observado anteriormente.
• Durante el primer ciclo de dopaje se produce un proceso de hidratación irreversible, que conduce a una retención de agua persistente y a una expansión lamelar.

Conclusiones:

• El dopaje inicial induce una hidratación irreversible, creando un entorno hidrófilo esencial para el transporte de iones en los OECT basados en BBL.
• La estructura de escalera rígida de BBL mantiene el orden cristalino a pesar de la absorción de agua, lo que garantiza la estabilidad.
• La combinación única de BBL de hidrofilicidad inducida por el dopaje y la integridad estructural permite un transporte iónico eficiente y un rendimiento robusto.