Fotogeneración del portador de carga de larga vida en un polímero de doble cable supramolecular cooperativo

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química supramolecular
• Productos electrónicos orgánicos

Sus antecedentes:

• Los materiales electrónicos orgánicos son cruciales para el desarrollo de dispositivos fotovoltaicos eficientes.
• Controlar el autoensamblaje molecular es clave para optimizar las propiedades de transporte de carga.
• Minimizar las pérdidas de recombinación de carga es un desafío significativo en las células solares orgánicas.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y sintetizar un nuevo cromóforo simétrico C3, BTT (NDI), para aplicaciones de polímeros supramoleculares.
• Investigar el comportamiento de autoensamblaje y la nanoestructura resultante de BTT (NDI).
• Explorar la dinámica de transferencia de carga y la movilidad del portador de carga dentro de las fibras autoensambladas BTT (NDI).

Principales métodos:

• Síntesis del cromóforo en forma de disco simétrico C3 BTT ((NDI).
• Caracterización del autoensamblaje en disolventes apolares, revelando fibras supramoleculares quirales ordenadas.
• Análisis espectroscópico para estudiar la fotoexcitación y la dinámica de transferencia de carga.

Principales resultados:

• BTT ((NDI) se autoensambla en fibras supramoleculares quirales altamente ordenadas a través del apilamiento π-π y el enlace de hidrógeno.
• La fotoexcitación del núcleo BTT conduce a la transferencia unidireccional de electrones a NDI, formando estados de carga separada de larga duración.
• La vida útil del portador de carga para BTT•+-NDI•- es significativamente más larga (hasta 3 órdenes de magnitud) que para NDI•+-NDI•-.
• Evidencia de vías de transporte de carga ambipolares debido a la deslocalización de electrones y agujeros.

Conclusiones:

• El cromóforo BTT (NDI) diseñado se autoensambla en polímeros supramoleculares funcionales con excelentes propiedades de transporte de carga.
• El enfoque supramolecular permite la creación de vías continuas tanto para los electrones como para los agujeros.
• Esta estrategia es prometedora para reducir las pérdidas de recombinación de carga y mejorar la eficiencia de los dispositivos fotovoltaicos orgánicos.