Monitoring the Effects of Illumination on the Structure of Conjugated Polymer Gels Using Neutron Scattering

Brian Morgan; Samantha J. Rinehart; Mark D. Dadmun

doi:10.3791/56163

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

Research Article

رصد تأثيرات الإضاءة على هيكل المواد الهلامية البوليمرية مترافق استخدام تشتت النيوترونات

DOI: 10.3791/56163

December 21, 2017

Brian Morgan¹, Samantha J. Rinehart¹, Mark D. Dadmun^1,2

¹Department of Chemistry,University of Tennessee, Knoxville, ²Chemical Sciences Division,Oak Ridge National Laboratory

Cite Watch Download PDF Download Material list

Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

In This Article

Summary Abstract Introduction Protocol Representative Results Discussion Disclosures Acknowledgements Materials References Reprints and Permissions

Summary

بروتوكول لتحليل المواد الهلامية التي تكونت من البصرية الإلكترونية مترافق البوليمر poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT) باستخدام الصغيرة وتشتت النيوترونات زاوية صغيرة جداً سواء في وجود أو عدم وجود الإضاءة.

Abstract

علينا أن نظهر بروتوكول للرصد الفعال لعملية جيليشن حل البوليمر مترافق سواء في وجود تركيزات عالية وعدم التعرض للضوء الأبيض. عن طريق منحدر درجة حرارة التي تسيطر عليها، جيلاتيون من هذه المواد يمكن دقة رصد كما أنهم المضي قدما من خلال هذا التطور الهيكلي، الذي يعكس فعالية شروط ذوي الخبرة أثناء مرحلة ترسيب الحل للعضوية تصنيع الأجهزة الإلكترونية. استخدام تشتت النيوترونات زاوية صغيرة (SANS) وتشتت النيوترونات زاوية صغيرة جداً (كده) جنبا إلى جنب مع البروتوكولات المناسبة تركيب نحن قياس تطور حدد المعلمات الهيكلية وطوال هذه العملية. تحليل شامل يشير إلى أن التعرض المستمر للضوء طوال عملية جيليشن يغير إلى حد كبير هيكل هلام شكلت في نهاية المطاف. على وجه التحديد، عملية تجميع المجاميع نانو-مقياس poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT) يتأثر سلبا بوجود الإضاءة، أسفر في نهاية المطاف عن تخلف النمو في البوليمر مترافق المجهرية تشكيل مجموعات الماكرو-مجموع حجم أصغر.

Introduction

وعد البوليمرات مترافق المواد الفنية التي يمكن أن تستخدم في طائفة واسعة من الأجهزة، مثل ضوء العضوية التي تنبعث منها الثنائيات وأشباه الموصلات العضوية، وأجهزة الاستشعار الكيميائية والضوئية العضوية. ¹ ^, ² ^, ³ ^, ⁴ ^, ⁵ ^, ⁶ هو أحد جوانب الهامة للأداء في هذه الأجهزة بترتيب والتعبئة من البوليمر مترافق في الحالة الصلبة في الطبقة النشطة. ⁷ ^, ⁸ ^, ⁹ ^, ¹⁰ ^, ¹¹ ^, ¹² ^, ¹³ ^, ¹⁴ هذا التشكل هو تحددها إلى حد كبير قبل كل المطابقة سلسلة البوليمر في الحل، فضلا عن الهياكل التي تتطور هذه الحلول ويلقي منعزلة الركازة، وتتم إزالة المذيب. بدراسة الهياكل الحالية في جميع أنحاء تحول نموذجي سول-هلام البوليمر البصرية الإلكترونية نموذج في مذيب مناسب، هذه النظم يمكن أن تكون فعالية وعلى غرار ولمحة عن كمية إلى التجميع الذاتي الذي يحدث أثناء ترسب المواد يمكن الحصول عليها. ¹⁵ ^, ¹⁶ ^, ¹⁷ ^, ¹⁸ ^, ¹⁹ ^, ²⁰

على وجه التحديد، علينا أن ندرس المعيار البوليمر مترافق P3HT في المذيبات الديوتيريوم اورثو-ثنائي كلور البنزن (أودكب)، نظام البوليمر المذيبات التي شهدت الاستخدام الواسع النطاق بسبب ملاءمتها لمجموعة متنوعة من تصنيع جهاز إلكتروني العضوية تقنيات. ²³ ^, ²⁴ ^, ²⁵ في هذه البيئة مذيب معين، تبدأ سلاسل P3HT لتجميع عند محفزات بيئية مناسبة، مثل انخفاض درجة الحرارة أو فقدان للجودة المذيبات. الآلية الدقيقة لهذه العملية الجمعية قيد التحقيق، مع واحد من المسارات المقترحة الرائدة ويعتقد أن عملية تدريجية حيث الفردية P3HT الجزيئات π-مكدس الذاكرة المؤقتة لتشكيل رقائقي نانو-المجاميع المعروفة باسم نانوفيبريلس، التي ثم أنفسهم ميولا لتشكيل أكبر ميكرون الحجم الكلي-المجاميع. ²⁴ فهم هذه المسارات وتشكيل الهياكل الناتجة هو المفتاح للتنبؤ بشكل صحيح والتأثير على تشكيل الجهاز الأمثل مورفولوجيس الطبقة النشطة.

نحو تحقيق هذا الهدف في نهاية المطاف أكثر دقة توجيه تشكيل هذه هيكلية الطبقة النشطة، هناك حاجة تطوير أساليب تجريبية وصناعية إضافية لتبديل غير المدمر مورفولوجيا مترافق البوليمر في الموقع. منهجية جديدة نسبيا واحدة تدور حول استخدام التعرض للضوء كوسيلة غير مكلفة لتغيير مورفولوجية سلسلة البوليمر، مع النتائج الحسابية سواء التجريبية تشير إلى إمكانية تنفيذه. ²⁵ ^, ²⁶ ^, ²⁷ الأخيرة العمل بالمختبر قد أشارت إلى وجود تحوير المستحث الخفيفة التفاعل البوليمر المذيبات مترافق في محلول مخفف، مما يؤدي إلى تغيير ملحوظ في حجم سلسلة البوليمر على الإضاءة. ³⁰ ^, ³¹ ، نقدم هنا بروتوكولا لمواصلة هذا العمل بفعالية رصد الآثار الناجمة عن تعريض حل بوليمر مترافق مركزة أكثر للضوء المباشر خلال عملية جيلاتيون التي يديرها تسيطر على الحرارة منحنى درجة الحرارة. نحن نوظف تشتت النيوترونات أنها تتيح تحليل قوية من المعلمات الهيكلية لنظام البوليمر المذيبات سول-جل على طول جداول من أنجسترومس إلى ميكرون، قدرة غير ممكن عن طريق أخرى أكثر شيوعاً من الآلي انسيابية أو الطيفية أساليب. ¹⁶ ^, ¹⁷ ^, ³⁰ ^, ³¹ وهكذا، بمقارنة زاوية صغيرة وصغيرة جداً تم تحليلها بشكل صحيح بيانات النيوترون لتجميع المواد الهلامية شكلت تحت الإضاءة لمطابقة البيانات التي تم جمعها في الظلام الدامس، الاختلافات الهيكلية الناجمة عن يحركها الإضاءة يمكن تحديد آثار شاملة وتقديرها كمياً.

Protocol

ينبغي أن يتم التعامل مع جميع المواد الكيميائية مع معدات الوقاية الشخصية المناسبة وداخل غطاء سلامة. ينبغي معالجة جميع العينات المعرضة للإشعاع المؤين تحت إشراف الفنيين مرافق المراقبة الإشعاعية. هذا البروتوكول كان يؤديها الأفراد الذين أتموا التدريب على السلامة الإشعاعية المناسبة.

1-إعداد P3HT في حلول د-أودكب

الحصول على عينة
1. شراء 1 ز ريجيوريجولاريتي عالية (> 90%) P3HT في الوزن الجزيئي يتراوح 15-40 ك.
2. شراء 5 غ من درجة نقاء عالية (> 90% ذرة الديوتيريوم) d-4 1 و 2-أودكب.
إعداد نموذج
1. تصفية جميع أودكب د حل مع 0.45 ميكرومتر غربال إلى قنينة زجاج.
2. الجمع بين ز 0.34 من P3HT في ز 1.66 من أودكب د في قنينة زجاجية 5 ز مع كاب إحباط مبطنة.
  ملاحظة: خلال عملية إنشاء ونقل عينة، تقليل شدة الضوء المحيط الذي يتعرض له العينة في جميع الأوقات.
3. إضافة شريط إثارة مغناطيسية إلى القنينة وتأمين الغطاء، وختم مع بارافيلم.
4. لف قنينة تماما في رقائق الألومنيوم لمنع أي التعرض للضوء للحل.
5. وضع عينة على صفيحة على 70 درجة مئوية ح 1-3 مع شريط المغناطيسي ضجة ممكنة.
6. إزالة من الحرارة وآثاره بمجرد حل متجانسة تماما (يفضل ترك المبيت تدفئة/إثارة العينة لضمان تشتت كاملة).
7. نقل الحل من قنينة تنظيفها بشكل صحيح (مع يشطف منفصلة من الأسيتون والمياه) 1 أو 2 مم سميكة الكوارتز بانجو الخلية استخدام ماصة زجاجية.
  ملاحظة: تدفئة الماصة الزجاجية في فرن تدفئة إلى 70 درجة مئوية مباشرة قبل نقل يبسط إلى حد كبير هذه العملية.
8. إلصاق غطاء الخلية بانجو وختم مع بارافيلم.
9. مكان بانجو الخلية في الظلام الدامس (أي داخل مربع مختومة أو مغلفة برقائق الألومنيوم).
10. بطريقة مماثلة تجميع عينة الذي يتضمن فقط د-أودكب (مليئة بالقدرات) وخلية فارغة بانجو، بمثابة خلفية المذيبات وخلية فارغة، على التوالي، لتجارب التشتت.

2-النيوترون نثر التجارب

بلا تجارب في بيئة "الظلام"
1. وبمساعدة من العلماء الصك، ضمان مرحلة عينة هو الملصقة مع عناصر تحكم درجة الحرارة المطلوبة القدرة على توجيه منحدر درجة حرارة من 70-20 درجة مئوية.
2. مكان الخلايا بانجو في كتل عقد الحجم على نحو ملائم، وآمنة، والتسمية.
3. كتلة التفاف كامل مع رقائق الألومنيوم سميكة 0.1 مم لضمان لا الضوء المحيط حادث بالعينة. تقليل تشوهات إحباط لضمان التركيب السليم كتلة ملفوفة في المرحلة. مكان هذه الكتلة الملتفة وعينه ضمن مرحلة عينة.
4. وبمساعدة من العلماء الصك، إكمال محاذاة الأداة المناسبة والمعايرة باستخدام القياسات القياسية المناسبة. ضبط المسافة للكشف عن ما يقرب من الحد الأقصى تعيين (على سبيل المثال في م 18) لضمان الوصول إلى المنطقة Q أدنى (~0.001 Å^-1)، في نهاية المطاف مما يسمح كامل نطاق ف تقريبا 0.001-0.1 Å^-1. سيسمح هذا التدقيق من طول جداول يصل إلى 500 ~ شمال البحر الأبيض المتوسط.
5. بمساعدة العلماء الصك، جمع معدلات العد ل P3HT والمذيبات من العينات وإجراء العمليات الحسابية لتحديد مقدار الوقت نثر المطلوبة لتحقيق التهم الكاشف مجموع كل عينة تقريبا 500,000 إلى 1000000، ضمان الجودة الإحصائية في البيانات.
6. مع هذه المعلومات، إنشاء عينة البرنامج نصي الذي سيتم توجيه عملية جمع المنحدر وبيانات درجة الحرارة 70-20 درجة مئوية. اختر مجموعة من درجة الحرارة المنفصلة يشير إلى أفضل تغطية النطاق الكامل ضمن قيود وقت معين، على سبيل المثال كل 2 درجة مئوية. لكل نقطة على المنحنى جعل إدخالات منفصلة 3 في البرنامج النصي: تغيير إلى درجة الحرارة المطلوبة، وفترة انتظار (~ 15 دقيقة) السماح للنظام بحجته حرارياً قبل أن يتم جمعها ونثر، وقياس تشتت نفسها أجريت على مدى حساب المدة الزمنية المناسبة لتحقيق الكاشف المطلوبة
7. حالما يتم إعداد الصك، والبرنامج النصي، تنفيذ البرنامج النصي والبدء في التجربة. يجب التأكد من جمع البيانات للخلية المذيبات وفارغة، وكذلك (بدون منحنى درجة الحرارة). بالإضافة إلى ذلك، جمع بيانات الإرسال لكل عينة وقياس شعاع محظورة.
بلا تجارب في بيئة "الخفيفة"
1. عند الانتهاء من هذه التجربة "الظلام"، نقل العينات من المرحلة، وضع على benchtop آمنة، وإزالة جميع رقائق الألومنيوم أثناء مراقبة الإشعاع بروتوكولات الأمان.
2. ضع إضاءة بصرية يضم مصدر ضوء هالوجين قرب المسرح عينة مثل أن يؤدي فعالية تضيء فتحه عينة في المرحلة المرتبطة بموقف جمع نثر.
3. استخدام معايرة ضوء متر، سجل كثافة خفيفة قدمتها إضاءة في أقصى شدتها في الموضع حيث سيتم الجلوس العينة. سوف تختلف قيم الكثافة مع إضاءة وعينه مرحلة التكوين، ولكن المطلوب هو شدة الإضاءة على الأقل 5,000 لوكس.
4. حالما يتم تجميعها بشكل صحيح هذا الإعداد الإضاءة، العودة العينات إلى المرحلة وضمان هو صحيح الإضاءة إضاءة العينة النشطة، والحرارة مرة أخرى إلى 70 درجة مئوية، تسمح الموازنة المناسبة وكرر الإجراء جمع البيانات في الظلام عينات، مع إضاءة البصرية توفير التعرض الضوء المباشر دون انقطاع شامل طوال مدة هذه الخطوة.
تجارب كده
1. إعداد عينات كده بطريقة مماثلة باستخدام خلايا بانجو الكوارتز ومكان في كتل النحاس أو التيتانيوم ضمن مرحلة عينة درجة حرارة التي تسيطر.
2. مع مساعدة العلماء الصك، محاذاة ومعايرة أداة توظيف العدد المطلوب من المخازن المؤقتة في الطول الموجي النيوترون معين للسماح بتحليل قيم س من تقريبا 10^-5-10^-3 Å^-1، السماح بالطول جداول حدود ميكرون يكون سبر.
3. وضع البرنامج النصي التجريبية بطريقة مماثلة لتجارب بلا، مما يسمح للموازنة الحرارية وجمع البيانات في درجة حرارة كل درس سابقا.
4. تكرار التجارب بلا مرة أخرى، تنفيذ البرنامج النصي مرة واحدة في ظروف "الظلام" ومرة أخرى "بشروط" الخفيفة ".

3.الحد من البيانات والتحليل

بلا الحد والتحليل
1. باستخدام برنامج الحد من كل منهما،³² إدخال ملفات البيانات لنثر والخلفية (مذيب) وخلية فارغة، شعاع المحظورة وقياسات انتقال لإنجاز الطرح الخلفية المناسبة وتحويل البيانات ونثر إلى مطلقة وحدات كثافة في سم^-1.
2. مع البيانات تخفيض مناسب، يبدأ التحليل باحتواء البيانات التجريبية ونثر لنموذج هو إضافة خطية من معادلتين المناسب، يمثل المجاميع نانوفيبريل من خلال نموذج اسطوانة البيضاوي،³³ و آخر مع مراعاة سلاسل خالية في الحل من خلال البوليمر استبعاد حجم النموذج. ³⁴ ^, ³⁵ المعادلة أدناه وصف هذا النهج النموذجي تركيبة:
  
  في هذه المعادلة، ϕ_P3HT يصف جزء صغير الحجم الإجمالي من P3HT في الحل، حجم جزء صغير من P3HT الإجمالية الحالية وعلى غرار اسطوانة بيضاوي، ف_PEV هو وحدة التخزين الحرة سلسلة مستبعدة شكل عاملاً ل P3HT، ف_ECM يصف عامل الشكل البيضاوي اسطوانة للمجاميع، و و هي نثر طول الكثافة (SLD) التباين بين المجاميع P3HT والمذيبات وبين الحر P3HT سلاسل والمذيبات، على التوالي. ويمكن حساب قيم اليسار لجميع مكونات النظام مع معرفة بتلك المادة الكيميائية تكوين الكتلة والكثافة، واستخدام آلة حاسبة تحالف اليسار الديمقراطي متاح كجزء من معظم برامج تحليل النيوترون أو على الإنترنت. ³⁶
3. عند إجراءات مناسبة ملائمة استخدام "إيغور نكنر" تركيب وحدات الماكرو³⁷ أو البرنامج المناسب ساسفيو، اكتساب القيم للمعلمات الهيكلية الرئيسية للنظام تبلور في جميع درجات الحرارة في الضوء والظلام، والسماح للتحديد الكمي تطور المورفولوجية التي تحدث في جميع أنحاء هذه العملية كدالة لدرجة الحرارة والتعرض للضوء. هذه المحددات الهيكلية تشمل مجالات مستعرضة نانوفيبريلس، خالية من دائرة نصف قطرها سلسلة gyration (ص_ز) والأس بورود، وإجراء تقييم نوعي للمبلغ الإجمالي للمواد الموجودة في مرحلة نانوفيبريل.
الحد كده والتحليل
1. باستخدام برنامج الحد من كل منها، إدخال تشتت البيانات والبيانات الخلفية لكل المخزن المؤقت دمج البيانات في منحنى انخفاض واحد في وحدات الكثافة المطلقة لسم^-1.
2. تحليل البيانات باستخدام نموذج قانون سلطة بورود جينر الذي يسمح بالتقييم الكمي لأنماط تشتت التجميعية سبر بمقياس طول كده، ويتيح الحصول على القيم التجميعية_ز البحث والتطوير. ³⁸ صالح باستخدام هذا الأسلوب من خلال "إيجور نكنر" تركيب وحدات الماكرو³⁷ أو البرنامج المناسب ساسفيو لتسمح بمقارنة الماكرو المجمعة R_g في جميع درجات الحرارة وظروف الإضاءة.

Representative Results

بلا من خلال وكده والتجارب، وفعالية رصد عملية جيليشن P3HT في أودكب د من الدولة الحل مشتتة في 70 درجة مئوية إلى حالة تبلور تماما في 20 درجة مئوية. وقد أجريت هذه التجارب في الظلام الدامس على حد سواء، وتحت إضاءة الضوء الأبيض. يعرض الشكل 1 بعض منحنيات البيانات بلا خفضت مثال من هذه التجارب، مع منحنى مثال صالح هو مبين في الشكل 2. من هذه البيانات، والتغييرات الهيكلية التي تحدث كانخفاض درجة الحرارة قد تم القبض على نحو فعال، إلى بواسطة زيادة واضحة في كثافة مطلقة يقع في درجة الحرارة. بالإضافة إلى ذلك، لكل درجة حرارة معينة يوجد تباين واضح بين البيانات ونثر من العينات التي درست في الظلام ودراستها في ضوء البيانات لا تتراكب المؤامرات. يشير هذا إلى أن التعرض للضوء يؤثر إلى حد كبير على عملية التجميع. 3 الشكل يعرض القيم لمجموعة متنوعة من المعلمات الهيكلية المستخرجة باستخدام مجموع تناسب نموذج من البيانات بلا ويوفر المعلومات الهيكلية في المجاميع نانوفيبريل وسلاسل الحرة لا تزال في الحل. نانوفيبريل مساحة السطح وصف المساحة السطحية لوجه المجاميع P3HT مقياس نانو أسطواني ويعطي عامل مقياس ECM وصفاً نوعيا لمبلغ P3HT الحالية في الكلية المرحلة، بينما سلسلة مجانية Rز وبورود الأس تصف حجم وشكل عامل P3HT سلاسل لم تبلور في الحل. اختلافات كبيرة في هذه المعلمات في كل درجة حرارة معينة وبين عينات الفاتحة والداكنة عند درجة حرارة معينة تشير إلى أن عملية التجربة وتركيب استولت على أثر التعرض للضوء على هذه العملية جيليشن. نظراً لأنها تستخدم طائفة Q أقل بكثير، تجارب كده تسمح جداول توصيف طول أكبر تمشيا مع المجاميع الكلية P3HT، والنسخ المتطابق لنفس النهج المستخدمة في التجارب بلا، تأثير الحرارة والضوء عليه فعالية هو كمياً حجم هذه المجاميع. ويبين الشكل 4 كده البيانات المرسومة جنبا إلى جنب مع البيانات بلا لدرجة حرارة واحدة، ويعرض الشكل 5 صز البيانات المكتسبة من خلال تركيب البيانات كده مع نموذج قانون سلطة. هذه قيمةg R ينمو مع انخفاض درجة الحرارة كما تقدم جيلاتيون وكل نانوفيبريلس P3HT أنفسهم التجميعية لتشكيل المجهرية واسعة النطاق. وكما هو الحال مع البيانات بلا، يوجد فرق واضح بين البيانات الضوء والظلام، على وجه التحديد عرض قيمز R أصغر مع التعرض للضوء.

رقم 1: زاوية صغيرة النيوترون تشتت بيانات عينة wt 17% من P3HT في أودكب د عن طريق منحدر درجة حرارة 70-20 درجة مئوية- البيانات التي يتم جمعها تحت إضاءة الضوء الأبيض (الرموز مفتوحة) وفي الظلام الدامس (رموز مغلقة). أشرطة خطأ تقرير خطأ أساسيا. مستنسخة من مرجع 28 مع الإذن. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

رقم 2: مثال صالح باستخدام نهج نموذجي توليفة إدراج كل اسطوانة البيضاوي والبوليمر استبعاد حجم النموذج إلى 17% wt P3HT SANS البيانات التي تم جمعها في 34 درجة مئوية حضور الإضاءة الخفيفة البيضاء- مستنسخة من مرجع 28 مع الإذن. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

الشكل 3: حدد المعلمات التي تم الحصول عليها من النموذج الموحد الذي يليق و 17% P3HT عن طريق منحدر درجة حرارة 70-20 درجة مئوية، مع آثار سوداء تشير إلى عينات درس في الظلام، والأحمر يتتبع العينات التي تشير إلى دراسة تحت إنارة: (أ): سطح نانوفيبريل المجال، (ب): "البيضاوي الاسطوانة نموذج" عامل المقياس، (ج): دائرة نصف قطرها gyration من سلاسل مجاناً، و (د): الأس بورود سلاسل خالية. أشرطة الخطأ تقرير قيم الخطأ ولدت تناسب الانحراف المعياري. مستنسخة من مرجع 28 مع الإذن. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

4 الرقم: زاوية صغيرة وصغيرة جداً ونثر البيانات wt 17% P3HT عند 24 درجة مئوية مضيئة (رمادي) والظلام (أسود) العينات. أشرطة خطأ تقرير خطأ أساسيا. مستنسخة من مرجع 28 مع الإذن. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

5 الرقم: دائرة نصف قطرها gyration القيم التي تم الحصول عليها من بيانات كده P3HT 17% wt تتناسب مع نموذج قانون سلطة بورود جينر المضيئة (أحمر) وعينات داكن (أسود). أشرطة الخطأ تقرير قيم الخطأ ولدت تناسب الانحراف المعياري. مستنسخة من مرجع 28 مع الإذن.

رقم 6: رسم توضيحي لعملية الجمعية P3HT من سلاسل مجاناً للمجاميع النهائية على نطاق ميكرون. مستنسخة من مرجع 28 مع الإذن. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Discussion

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

Disclosures

Acknowledgements

الكتاب امتنان تقر "المؤسسة الوطنية للعلوم" (هيئة الهجرة واللاجئين-1409034) لدعم هذا المشروع. ونعترف أيضا الدعم من المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا الأمريكي للتجارة، وفي توفير المرافق كده المستخدمة في هذا العمل، حيث المعتمدة هذه المرافق في جزء من "المؤسسة الوطنية للعلوم" تحت اتفاق لا. هيئة الهجرة واللاجئين-0944772. واستكملت بلا تجارب هذا البحث في الجريان في رنل "عالية النظائر المفاعل"، الذي قدمته شعبة المرافق المستخدم العلمي، مكتب العلوم الأساسية في الطاقة، وزارة الطاقة الأمريكية.

Materials

M (106) بولي (3-هيكسيل ثيوفين -2،5-ديل) (P3HT)	Ossila	104934-50-1	بوليمر مترافق
ديوتيرد 1،2 أورثو ثنائي كلورو بنزين (ODCB)	مذيب سيجما ألدريتش	AC321260050

References

Günes, S., Neugebauer, H., Sariciftci, N. S. Conjugated Polymer-Based Organic Solar Cells. Chem. Rev. 107 (4), 1324-1338 (2007).
Burroughes, J. H., et al. Light-Emitting Diodes Based on Conjugated Polymers. Letters to Nature. 347, 539-541 (1990).
Coakley, K. M., McGehee, M. D. Conjugated Polymer Photovoltaic Cells. Chem. Mater. 16 (23), 4533-4542 (2004).
Tyler McQuade, D., Pullen, A. E., Swager, T. M. Conjugated Polymer-Based Chemical Sensors. Chem. Rev. 100 (7), 2537-2574 (2000).
Wang, X., et al. Self-Stratified Semiconductor/dielectric Polymer Blends: Vertical Phase Separation for Facile Fabrication of Organic Transistors. J. Mater. Chem. C. 1 (25), 3989 (2013).
Segalman, R., McCulloch, B., Kirmayer, S., Urban, J. Block Copolymers for Organic Optoelectronics. Macromolecules. 42 (23), 9205-9216 (2009).
Chen, H., Hsiao, Y., Hu, B., Dadmun, M. Control of Morphology and Function of Low Band Gap Polymer-bis-Fullerene Mixed Heterojunctions in Organic Photovoltaics with Selective Solvent Vapor Annealing. J. Mater. Chem. A. 2, 9883 (2014).
Li, Y., Vamvounis, G., Holdcroft, S. Tuning Optical Properties and Enhancing Solid-State Emission of Poly (Thiophene) S by Molecular Control: A Postfunctionalization Approach. Macromolecules. 35, 6900-6906 (2002).
Nguyen, T. -. Q., Martini, I. B., Liu, J., Schwartz, B. J. Controlling Interchain Interactions in Conjugated Polymers: The Effects of Chain Morphology on Exciton−,Exciton Annihilation and Aggregation in MEH−,PPV Films. J. Phys. Chem. B. 104 (2), 237-255 (2000).
Chen, H., Hu, S., Zang, H., Hu, B., Dadmun, M. Precise Structural Development and Its Correlation to Function in Conjugated Polymer: Fullerene Thin Films by Controlled Solvent Annealing. Adv. Funct. Mater. 23, 1701-1710 (2013).
Schwartz, B. J. Conjugated Polymers as Molecular Materials: How Chain Conformation and Film Morphology Influence Energy Transfer and Interchain Interactions. Annu. Rev. Phys. Chem. 54 (3), 141-172 (2003).
Haugeneder, A., et al. Exciton Diffusion and Dissociation in Conjugated Polymer/fullerene Blends and Heterostructures. Phys. Rev. B. 59 (23), 15346-15351 (1999).
Sirringhaus, H., et al. Two-Dimensional Charge Transport in Self-Organized, High-Mobility Conjugated Polymers. Nature. 401 (6754), 685-688 (1999).
Al-Ibrahim, M., Ambacher, O., Sensfuss, S., Gobsch, G. Effects of Solvent and Annealing on the Improved Performance of Solar Cells Based on poly(3-Hexylthiophene): Fullerene. Appl. Phys. Lett. 86, 201120 (2005).
Koppe, M., et al. Influence of Molecular Weight Distribution on the Gelation of P3HT and Its Impact on the Photovoltaic Performance. Macromolecules. 42, 4661-4666 (2009).
Malik, S., Jana, T., Nandi, A. K. Thermoreversible Gelation of Regioregular poly(3-Hexylthiophene) in Xylene. Macromolecules. 34 (2), 275-282 (2001).
Xu, W., et al. Sol–gel Transition of poly(3-Hexylthiophene) Revealed by Capillary Measurements: Phase Behaviors, Gelation Kinetics and the Formation Mechanism. Soft Matter. 8, 726 (2012).
Chan, K. H. K., Yamao, T., Kotaki, M., Hotta, S. Unique Structural Features and Electrical Properties of Electrospun Conjugated Polymer poly(3-Hexylthiophene) (P3HT) Fibers. Synth. Met. 160 (23-24), 2587-2595 (2010).
Wicklein, A., Ghosh, S., Sommer, M., Würthner, F., Thelakkat, M. Self-Assembly of Semiconductor Organogelator Nanowires for Photoinduced Charge Separation. ACS Nano. 3 (5), 1107-1114 (2009).
Newbloom, G. M., Weigandt, K. M., Pozzo, D. C. Electrical, Mechanical, and Structural Characterization of Self-Assembly in poly(3-Hexylthiophene) Organogel Networks. Macromolecules. 45, 3452-3462 (2012).
Li, L., Tang, H., Wu, H., Lu, G., Yang, X. Effects of Fullerene Solubility on the Crystallization of poly(3-Hexylthiophene) and Performance of Photovoltaic Devices. Org. Electron. physics, Mater. Appl. 10 (7), 1334-1344 (2009).
Bu, L., Pentzer, E., Bokel, F. A., Emrick, T., Hayward, R. C. Growth of Polythiophene / Perylene Tetracarboxydiimide Donor / Acceptor Shish-Kebab Nanostructures by Coupled Crystal Modi Fi Cation. ACS Nano. 6 (12), 10924-10929 (2012).
Yang, X., et al. Nanoscale Morphology of High-Performance Polymer Solar Cells. Nano Lett. 5 (4), 579-583 (2005).
Newbloom, G. M., Kim, F. S., Jenekhe, S. a., Pozzo, D. C. Mesoscale Morphology and Charge Transport in Colloidal Networks of Poly(3-Hexylthiophene). Macromolecules. 44, 3801-3809 (2011).
Tretiak, S., Saxena, A., Martin, R., Bishop, A. Conformational Dynamics of Photoexcited Conjugated Molecules. Phys. Rev. Lett. 89 (9), 97402 (2002).
Botiz, I., Freyberg, P., Stingelin, N., Yang, A. C. -. M., Reiter, G. Reversibly Slowing Dewetting of Conjugated Polymers by Light. Macromolecules. 46, 2352-2356 (2013).
Botiz, I., et al. Enhancing the Photoluminescence Emission of Conjugated MEH-PPV by Light Processing. ACS Appl. Mater. Interfaces. 6 (7), 4974-4979 (2014).
Morgan, B., Dadmun, M. D. Illumination Alters the Structure of Gels Formed from the Optoelectronic Material P3HT. Polymer. 108, 313-321 (2017).
Morgan, B., Dadmun, M. D. Illumination of Conjugated Polymer in Solution Alters Its Conformation and Thermodynamics. Macromolecules. 49 (9), 3490-3496 (2016).
Ilavsk, M. Phase Transition in Swollen Gels. 2. Effect of Charge Concentration on the Collapse and Mechanical Behavior of Polyacrylamide Networks. Macromolecules. 15, 782-788 (1982).
Tanaka, T. Collapse of Gels and the Critical Endpoint. Phys. Rev. Lett. 40 (12), 820-823 (1978).
. SANS & USANS Data Reduction and Analysis Available from: https://www.ncnr.nist.gov/programs/sans/data/red_anal.html (2017)
Feigin, L., Svergun, D. . Structure Analysis by Small-Angle X-Ray and Neutron Scattering. , (1987).
Mittelbach, P. Zur Rontgenkleinwinkelstreuung verdunnter kolloider systeme. Acta Phys. Austriaca. 14, 185-211 (1961).
Schulz, G. Z. Über die Kinetik der Kettenpolymerisationen. Z. Phys. Chem. 43, 25 (1935).
. Neutron activation and scattering calculator Available from: https://www.ncnr.nist.gov/resources/activation (2017)
Kline, S. R. Reduction and Analysis of SANS and USANS Data Using IGOR Pro. J. Appl. Crystallogr. 39 (6), 895-900 (2006).
Guinier, A., Fournet, G. . Small-Angle Scattering of X-Rays. , (1955).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission

Play Video

رصد تأثيرات الإضاءة على هيكل المواد الهلامية البوليمرية مترافق استخدام تشتت النيوترونات