高性能ポリマーPTB7のオリゴーマーにおけるポラロンとエクシトンの異地化
Jens Niklas1, Tianyue Zheng2, Andriy Neshchadin2
1Chemical Sciences and Engineering Division , Argonne National Laboratory , Lemont , Illinois 60439 , United States.
研究者は有機光伏の電荷移転を研究した. PTB7ポリマーの陽性ポラロンは4ユニットにわたって広がり,トリプルエキシトンはさらに分散し,デバイスの効率を助長しています.
科学分野:
- 材料科学
- オーガニック電子
- 太陽光発電
背景:
- 有機光伏 (OPV) 装置には効率的な電荷分離が不可欠です.
- プラスのポラロン移位は,OPVにおける電荷分離と再結合抑制に不可欠である.
研究 の 目的:
- PTB7型オリゴマーの陽極子の電子構造と移位を決定する.
- オリゴーマーにおけるポラロンとエクシトンの移位を,高性能のPTB7ポリマーと比較する.
- 充電媒体を研究するための光譜と計算方法の組み合わせを検証する.
主な方法:
- 光誘発電子パラマグネティック共振 (EPR) と電子核二重共振 (ENDOR) のスペクトロスコーピー
- 高周波 (130GHz) D帯のEPRでgテンサーを測定する.
- 1H 超精密結合定数に対する X 帯脈 ENDOR
- 磁気共振パラメータの密度関数理論 (DFT) 計算
主要な成果:
- PTB7ポリマーの陽性ポラロンは,約4つのモノメリック単位 (~45 Å) に移動する.
- 中性トリプルエキシトンは,陽性ポラロンよりも10単体単位を超えて有意に異地化している.
- EPR/ENDORとDFTを組み合わせたアプローチは,定義されたオリゴーマーが利用できない場合でも,ポラロン移位を正確に決定します.
結論:
- この研究は,PTB7におけるポラロン移動の長さを定量化し,電荷輸送メカニズムに関する洞察を提供します.
- PTB7の材料におけるエクシトン移位はポラロン移位よりも大幅に大きい.
- 検証された光学および計算方法論は,様々な有機電子システムにおける電荷媒体の研究に適用できます.
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