이 문서에서는, 우리는 전기, 설명 전자 상자성 공명, 및 유기 전자 응용 프로그램에 대 한 유기 화합물을 분석 자외선 보이는 및 적외선 근처 spectroelectrochemical 방법.
주기적 voltammetry (CV)는 유기 화합물의 분석에 사용 되는 기술입니다. 이 기술은 전자 상자성 공명 (EPR) 또는 자외선 보이는 및 가까운 적외선 (UV-Vi-NIR) spectroscopies와 결합 하면 우리 전자 친 화력, 이온화 잠재력, 밴드 갭 에너지, 종류의 유용한 정보를 얻을 전 하 운반자, 그리고 저하 정보 안정적인 유기 전자 장치를 합성 하는 데 사용할 수 있습니다. 이 연구에서는 선물이 전기 및 spectroelectrochemical 메서드는 생성 된 전 하 운반자로 서 유기 소자의 활성 층에서 발생 하는 프로세스를 분석 하.
전세계, 연구자는 지속적으로 바람직한 성능이 나 안정성, 확장 된 사용으로 인해 상품 유기 전자 제품에 사용할 수 있는 새로운 유기 재료에 대 한 검색 됩니다. 유기 소자의 경우 그것은 완전히 운전 장치 동작 하는 규칙을 알고는 전 하 운반자의 동작을 이해 하는 것이 중요. 분자의 효력의 분석은 전 하 운반자 및 역학의 생성 및 주입 된 전 하 운반자, 모두 긍정적인 (구멍)의 균형의 유지 보수에 구조 및 네거티브 (전자), 효율성 및 안정성에 매우 중요 유기 장치. 이 이러한 개별 요금의 효과적인 재결합을 보장 하 고 결과적으로 유기 발광 다이오드 (Oled)1,2의 photoluminescence 효율을 크게 향상 시킵니다. 유기 태양 전지 (OPVs)3,4 로 유기 필드 효과 트랜지스터 (OFETs)5,6, 그것은 높은 충전 캐리어 이동성 자료를가지고 필요가 있습니다. 전 하 운반자의 분석 뿐만 아니라 유기 electroactive 재료의 몇 가지 중요 한 매개 변수 자료를 사용할 수 있는 예측에 도움이: 이온화 잠재력 (IP), 전자 선호도 (EA) 에너지 레벨, 그리고 그들7 사이의 밴드 갭 ,8,,910.
이 작품에서 선물이 electroactive 자료의 모든 종류의 분석에 사용 될 수 있는 순환 voltammetry (CV)의 효율적인 측정 하는 방법. 이 기술은 산화 속성도 핑/dedoping 메커니즘, 안정성, 변환 및 에너지 등의 저장에 대 한 정보를 제공합니다. 그것은 또한 훨씬 저렴 하 고 빠른 방법으로 다른 높은 진공 방법에 비해 시험 화합물의 전자 친 화력과 이온화 에너지의 예측에 대 한 수 있습니다. 위에서 언급 한 매개 변수 상관 가장 높은 점유한 분자 궤도 (호모)와 가장 낮은 빈된 분자 궤도 (LUMO)의 에너지 레벨.
이 문서에서 제공 하는 방법 그들의 구조에서 π-전자를 delocalized 등 활용된 화합물의 모든 종류의 분석을 사용할 수 있습니다. 활용된 화합물 큰 고분자 사슬을 가진 작은 분자 수 있습니다. 작은 분자 단위체; 수 있습니다. 초기 반응 동안 (광화학, 전기, 또는 화학) 단위체는 중합체를 형성할 수 있습니다. OLED 응용 프로그램, 에너지 레벨 값은 열 활성화에 미터에 대 한 올바른 호스트의 사용할 수 있도록 지연 형광 (TADF) 게스트 호스트 시스템 또는 화합물 exciplex 기증자 수락자 레이어는 결정 될 수 있는 필요 형성 하 고 OLED 장치11 균형 추가 어떤 계층 (전자 수송 층 (ETL), 홀 수송 층 (HTL), 전자 차단 층 (EBL), 및 구멍 차단 층 (HBL)) 효율적으로 충전 안정 합성 필요가 있을 것입니다. , 12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17. 추가 전기 화학 측정 허용 활성 층의 저하의 과정에서 가능한 측 반응의 조사 및 낮은 모바일의 대형 위탁 사업자 (bipolarons)18,19 ,20,,2122.
전기 화학 결합 및 spectroelectrochemical 방법 쉽게, 정확 하 고 신뢰할 수 있는 안정성23 에 대 한 중요 한 산화 또는 감소 잠재력, 그들의 저하 및 활용의 정도 결정 가능 , 24 , 25 , 26 , 27 , 28. 전기 화학 결합 자외선 보이는 및 가까운 적외선 (UV-Vi-NIR) 분광학 흡수 밴드의 진한 액체로 처리 하는 동안 변경 하는 등 모든 새로운 활용된 화합물의 기본 색채 속성 특성 수 18 , 19 , 20 , 21 , 22 , 23 , 24 , 25 , 26 , 27 , 28 , 29 , 30.
도 핑 메커니즘에 관련 된 연구, 그것은 전 하 운반자의 종류를 정의 하는 것이 중요입니다. 이 과정에서 청구 quasiparticles의 두 클래스 참여 한 교수진된 스핀 (polarons)와 두 번째 되는 diamagnetic (bipolarons); 직접 관찰 하 고 상자성 polarons29,,3031,32의 인구에 있는 변화를 추적 하을 수 있는 귀중 한 원조를 제공 하는 전자 상자성 공명 (EPR) 분광학 . 작은 분자에 그것은 어렵다-양식 bipolarons, 하지만 이러한 분자 꽤 활용 될 수 있고 bipolaron 유도 속성; 확인 하는 것이 중요 하다 고는 잠재적인 polarons 및 bipolarons 구조에서 형성 된다. Bipolarons는 최소 한 주문에서 polarons;의 그것 보다 낮은 이동성 따라서, bipolarons 작업 장치에서 형성 된다, 경우 다음 그것은 이어질 수 있습니다, 높은 전류 및 OLED 소자의 과열 귀 착될 것입니다 또는 잘 저하33의 센터에 있을 수 있습니다 전 하 운반자의 불균형된 비율.
이 연구에서 제안 된 측정 방법은 저렴 하 고 빠른 고 새로 합성에 기반으로 하는 특별 한 장치에 대 한 필요 없이 electroactive 재료의 많은 수를 위해 가장 귀중 한 요원 매개 변수의 결정에 대 한 허용 재료의 성능을 확인 하입니다. 전기 화학 및 spectroelectrochemistry를 적용 하 여 새로운 재료의 수백에서 정말 약속 한 재질 선택 가능 하다. 또한,도 핑의 프로세스에 대 한 자세한 정보를 얻을 수 및 테스트의 화학 구조에 그들의 효과 전기를 사용 하 여 시스템 및 spectroelectrochemical 메서드를 더 건설 수 있는 활용 된 효율적인 유기 전자 장치입니다.
화학적 및 spectroelectrochemical 기술 제한이 없습니다; 하나는 고체와 액체 솔루션 다양 한 온도 및 이러한 기술을 다른 상황에서에서 분석할 수 있습니다. 이러한 모든 경우에서 중요 한 것은 화합물/재료 적용된 가능성, 복제 작업 유기 전자 장치에 대 한 실제 조건에서 분석 된다. 유일한 차이점은 전기 화학에 그, 전 하 운반자의 형성은 관찰 된다.
여기에 제시 된 방법 유기 전자에 그들의 적용을 연관 유기 화합물에서 생성 된 충전된 사업자의 분석의 유용성을 표시 합니다. 또한, 전기 화학 및 spectroelectrochemical 기술을 저렴 하 고 요구 하는 충전 캐리어 분석에 사용 되는 일반적인 방법의 그것 보다 덜 하지만 몇 가지 중요 한 단계 및 필요에 따라 프로토콜을 수정 합니다 결과 얻을.
전기 화학적 특성, 동안 항상 특정 전공으로 시작 합니다. 화합물의 집합을 비교 하는 경우 모든 자료는 같은 어 금 니 농도가지고 해야 합니다. 최고의 1 mM 농도 50 mV/s 스캔 속도 연구, 프로토콜에 표시 된 대로 하지만 관찰된 전기 화학 행동에 있는 샘플의 농도 알아야 좋은 시작 이다. 항상 세 개 이상 검사 측정 하려고 합니다. 처음 두 검사는 시작 조건 (평형) 다르기 때문에 일반적으로 다릅니다. 두 번째 및 세 번째 검사는 동일 해야 합니다. 두 번째 및 세 번째 검사 같으면 아마 아무 측 반응이이 시스템 (그림 2a)에서 관찰입니다. 산화 과정에서 더 낮은 잠재력에 새로운 피크 표시 전도성 재료는 우리가18,19,,2425,29,30 에 예금 되었다 , 31 , 32. 낮은 피크의 높이에서 연속 증가 경우 아마 활용 된 중합체는 입금된18,19,,2425,29 , 30 , 31 , 32. 모든 전류에서 연속 감소 경우 저하의 절연체를 사용 제품 전극에 예금 되었다. 매우 작은 피크는 전에 주요 산화 또는 감소 피크 (특히 고분자)를 위한 경우, 이것은 아마 충전 트래핑 과정19,23,,3134이다. 산화 또는 감소의 매우 날카로운 dedoping 피크 관찰 되는 경우 다음이 아마 기인한 다 산화35중 electrocrystallization 과정을 통해 형성 된 전극에 결정 구조의 분해.
항상 테스트 하기 전에, 동안, 그리고 산화 환 원 피크 후 복합의 동작을 확인 합니다. 그것은 의미는 최소한 3 개의 이력서 검색 등록: (케이스 산화)에서 위 또는 낮은 또는 높은 낮은 버텍스 잠재력, 각각 다음 위쪽 또는 아래쪽 꼭지점 잠재력 피크 최대의 잠재력을 설정 최대 피크에 정확 하 게 정점 잠재력 높은 (산화) 그리고 피크 최대의 잠재력 보다 낮은 (감소). 관찰된 과정 다를 수 있습니다 그리고 때로는 두 프로세스가 관찰 수 있습니다 하나의 피크 이론적으로. 항상 전해질 (단계 2.6)의 수집된 순환 voltammograms, ferrocene (단계 2.9), 화합물 (2.13), 단계 및 화합물 (단계 2.19);와 ferrocene을 비교 고려 되어야 하는 몇 가지 문제가 있다.
항상 비교 전해질 및 화합물, 테스트의 CV 신호 전해질의 전기 화학적 창 너무 낮기 때문에 변경 해야 합니다 다음 전해질에서 어떤 신호는 측정 된 화합물의 순환 voltammogram에 표시 하는 경우 또는 전해질은 오염. Ferrocene (단계 2.9)의 신호 (산화 환 원 쌍)와 ferrocene 화합물 (단계 2.19)과 동일한 위치에 있으면 다음 모든 제대로 수행 됩니다. 봉우리는 서로 간에 이동 하는 경우 다음 다시 확인 하 고 측정을 반복. 테스트 추가 ferrocene (단계 2.19) 화합물의 신호 (산화, 감소, 또는 잠재적인 산화 환 원 쌍)의 그것 보다 더 높은 잠재력에는 순수한 화합물 (2.13), 단계 경우 값 (산화, 감소, 또는 산화 환 원 쌍 잠재적인)에서 고려 순수한 화합물의 순환 voltammogram입니다. 변화는 솔루션에서 ferrocene의 더 높은 금액에 의해 발생 합니다. 2 개의 산화 과정은 관찰 하는 경우 첫 번째 프로세스 (산화 또는 감소)는 우리가 항상 켜져 있는 활성 표면; 영향을 미칠 수 있습니다. 이 두 번째 과정 (그림 9)의 산화 잠재력에 증가 발생할 수 있습니다.
The authors have nothing to disclose.
저자 기꺼이 인정 “Excilight” 프로젝트의 재정 지원 “쉬운 대 재단사 매우 효율적인 OLED 번개에 대 한 자료로 기증자 수락자 빛 발광 Exciplexes” (H2020-MSCA-ITN-2015/674990) Marie Skłodowska 퀴리에 의해 융자 연구와 혁신 “지평선-2020″에 대 한 프레임 워크 프로그램 내에서 작업.
Potentiostat | Metrohm | Autolab PGSTAT100 | |
EPR | JEOL | JES-FA200 | |
UV-Vis detector | Oceanoptics | QE6500 | |
NIR detector | Oceanoptics | NIRQuest | |
Dichloromethane (DCM) | Sigma-Aldrich | 106048 | |
Tetrabutylammonium tetrafluoroborate (Bu4NBF4) | Sigma-Aldrich | 86896 | |
2-propanol, 99.9% | Sigma-Aldrich | 675431 | |
Acetone, 99.9% | Sigma-Aldrich | 439126 | |
Ultrasonic Bath | Elma | S30H | |
Tetrahydrofuran >99.9% | Sigma-Aldrich | 401757 | |
ferrocene >98% | Sigma-Aldrich | F408 | |
decamethylferrocene >97% | Sigma-Aldrich | 378542 |