في هذه المقالة، نحن تصف الكهروكيميائية، الإلكترون الرنين باراماجنيتيك، وأساليب سبيكترويليكتروكهيميكال الأشعة فوق البنفسجية-المرئية والقريبة من الأشعة تحت الحمراء لتحليل المركبات العضوية للتطبيق في مجال الإلكترونيات العضوية.
دوري فولتاميتري (CV) أسلوب يستخدم في تحليل المركبات العضوية. عند دمج هذه التقنية مع الإلكترون الرنين باراماجنيتيك (EPR) أو سبيكتروسكوبيس (الأشعة فوق البنفسجية-Vis-نير) الأشعة فوق البنفسجية-المرئية والقريبة من الأشعة تحت الحمراء، نحصل على معلومات مفيدة مثل الإلكترون تقارب، إمكانية التأين، طاقات الفجوة في الفرقة، ونوع شركات الشحن، وتدهور من المعلومات التي يمكن استخدامها لتجميع الأجهزة الإلكترونية العضوية مستقرة. في هذه الدراسة، نقدم الكهروكيميائية وأساليب سبيكترويليكتروكهيميكال لتحليل العمليات التي تحدث في طبقات النشطة جهاز العضوي، فضلا عن شركات الشحن التي تم إنشاؤها.
في جميع أنحاء العالم، تبحث باستمرار الباحثين عن المواد العضوية الجديدة التي يمكن استخدامها في مجال الإلكترونيات العضوية مع الأداء المرغوب فيه أو الاستقرار الذي يسقط بسبب التوسع في استخدام. في حالة الأجهزة العضوية، من المهم لفهم سلوك الناقل تهمة معرفة قواعد القيادة سلوك الجهاز تماما. تحليل أثر الجزيئية هيكل على توليد الناقل المسؤول وديناميات والمحافظة على التوازن مقابل حقن الناقلين، إيجابية (ثقوب) والسالبة (الإلكترونات)، أمر حاسم لتحسين الكفاءة والاستقرار الأجهزة العضوية. وهذا يضمن جزئ فعال من هذه التهم الفردية، ونتيجة لذلك تحسن كبير في كفاءة فوتولومينيسسينسي على ضوء العضوية التي تنبعث منها الثنائيات (OLEDs)1،2. 3،الضوئية العضوية (خفر السواحل)4 ، فضلا عن مجال العضوية تأثير الترانزستورات (أوفيتس)5،6، من الضروري أن لديها مواد مع ارتفاع رسوم التنقل الناقل. بالإضافة إلى تحليل تهمة الناقلين، العديد من المعلمات هامة من المواد العضوية اليكترواكتيفي تساعد في التنبؤ بحيث يمكن استخدام المواد: إمكانات التأين (IP) ومستويات الطاقة الإلكترون تقارب (EA) والفرقة-الفجوة بينهما7 ،،من89،10.
في هذا العمل، نحن نقدم وسيلة لقياس كفاءة فولتاميتري دوري (CV) التي يمكن استخدامها في تحليل جميع أنواع المواد اليكترواكتيفي. هذا الأسلوب يوفر معلومات حول خصائص الأكسدة والاختزال، إليه تعاطي المنشطات/ديدوبينج، والاستقرار، والتحويل وتخزين الطاقة، إلخ. كما أنه يسمح لتقدير الطاقة الإلكترون تقارب والتاين من المركبات الاختبار بكثير أرخص وأسرع طريقة مقارنة بالأساليب الأخرى فراغ عالية. ربط المعلمات المذكورة أعلاه مع مستويات الطاقة للمدار الجزيئي المحتلة (هومو) أعلى وأدنى المدار الجزيئي غير مأهولة (LUMO).
يمكن استخدام طريقة عرض في هذه المقالة لتحليل جميع أنواع المركبات مترافق مثل تلك مع الإلكترونات π الطابع في هياكلها. قد تكون مركبات مترافق الجزيئات الصغيرة مع سلاسل البوليمر كبيرة. يمكن أيضا أن الجزيئات الصغيرة مونومرات؛ وخلال رد الفعل الأولى يمكن أن تشكل مونومرات (الضوئية أو الكهروكيميائية أو الكيميائية) البوليمرات. في التطبيق الد، قيم مستوى الطاقة اللازمة لتمكين استخدام المضيف الصحيح للباعث في المنشط حرارياً تأخر النظام المضيف الضيف الفلورية (تادف) أو يمكن أن تقرر الذي يضاعف الطبقة المانحة يقبلون exciplex شكلت وما هي طبقات إضافية (إلكترون نقل طبقة (ETL)، ثقب نقل طبقة (هتل)، وطبقة حظر الإلكترون (أبل)، وثقب طبقة حظر (حبل)) سيكون ضروريا لتوليف مستقرة كفاءة اتهم متوازنة الأجهزة الد11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17-القياسات الكهروكيميائية إضافية تسمح لتحقيق التفاعلات الجانبية الممكنة أثناء عملية تدهور طبقة نشطة وتشكيل المحمول منخفضة تهمة الناقلين (بيبولارونس)18،19 20، ،،من2122.
اقتران الكهروكيميائية وسبيكترويليكتروكهيميكال أساليب تسمح لتحديد درجة أكسدة أو الحد من المركبات مترافق وعن التدهور المحتمل، هو أمر حاسم للاستقرار23 سهلة ودقيقة وموثوق بها , 24 , 25 , 26 , 27 , 28-التحليل الطيفي (الأشعة فوق البنفسجية-Vis-نير) الأشعة فوق البنفسجية-المرئية والقريبة من الأشعة تحت الحمراء إلى جانب كهربية يمكن توصيف الخصائص لوني الأساسية لجميع مركبات مترافق جديدة، مثل تغيير الفرقة الاستيعاب أثناء تعاطي المنشطات 18 , 19 , 20 , 21 , 22 , 23 , 24 , 25 , 26 , 27 , 28 , 29 , 30.
في دراسة تتعلق بالآلية المنشطات، من المهم تحديد نوع شركات الشحن. في هذه العملية، فئتين من كواسيبارتيكليس تهمة المشاركة، واحدة بدون تعويض زيادة ونقصان (بولارونس)، ويجري الثاني دياماجنيتيك (بيبولارونس)؛ مطيافية إلكترون الرنين باراماجنيتيك (EPR) يوفر مساعدة لا تقدر بثمن، والذي يسمح أحد لمراقبة وتتبع التغيرات في السكان من بولارونس باراماجنيتيك29،،من3031،32 مباشرة . في جزيئات صغيرة، من الصعب أن النموذج بيبولارونس، ولكن هذه الجزيئات يمكن أن يكون مترافق تماما ولها خصائص حمل بيبولارون؛ من المهم معرفة ما إذا كان، والتي تتشكل بولارونس وبيبولارونس المحتملة في الهيكل. بيبولارونس أمر واحد على الأقل أقل في التنقل من بولارونس؛ ولذلك، إذا تشكلت بيبولارونس في عمل الأجهزة، ثم فإنه يمكن أن يؤدي إلى النسبة غير متوازنة بين الناقلين المسؤول، الذي سيؤدي الحالية العالية وارتفاع درجة حرارة الجهاز الد أو قد تكون هذه المراكز من تدهور33.
طريقة القياس المقترحة في هذه الدراسة هي رخيصة وأسرع ويسمح لتحديد المعلمات المنطوق الأكثر قيمة لعدد كبير من المواد اليكترواكتيفي دون الحاجة للأجهزة الخاصة التي تستند إلى حديثا توليفها مواد للتحقق من أدائها. عن طريق تطبيق كهربية وسبيكترويليكتروكهيميستري، من الممكن اختيار إحدى المواد التي تبشر بالخير حقاً من مئات مواد الجديدة. وباﻹضافة إلى ذلك، فمن الممكن الحصول على معلومات مفصلة بشأن العمليات تعاطي المنشطات وآثارها على التركيبة الكيميائية للاختبار مترافق الكهروكيميائية باستخدام نظم وأساليب سبيكترويليكتروكهيميكال، الذي يسمح بناء أكثر أجهزة الإلكترونيات العضوية الفعالة.
تقنيات كهروكيميائية وسبيكترويليكتروكهيميكال على لا قيود؛ واحدة ويمكن تحليل الحالة الصلبة والسائلة الحلول في طائفة واسعة من درجات الحرارة وغيرها من الشروط مع هذه التقنيات. الشيء المهم في جميع هذه الحالات أن يتم تحليل المواد والمركبات ضمن الإمكانات التطبيقية، وتكرار ظروف العالم الحقيقي لعمل الأجهزة الإلكترونية العضوية. والفرق الوحيد أنه في الكيمياء الكهربائية، ويلاحظ تشكيل تهمة الناقلين،.
الأساليب المقدمة هنا تظهر فائدة تحليل حاملات المشحونة المتولدة في المركبات العضوية التي ترتبط بقابليتها للتطبيق في مجال الإلكترونيات العضوية. وعلاوة على ذلك، التقنيات الكهروكيميائية وسبيكترويليكتروكهيميكال أرخص وأقل تشدداً من تلك الأساليب النموذجية المستخدمة في تحليل الناقل المسؤول، ولكن هناك بعض الخطوات الحاسمة والتعديلات على البروتوكول المطلوبة اعتماداً على النتائج التي تم الحصول عليها.
خلال توصيف الكهروكيميائية، تبدأ دائماً بتركيز معين. عند مقارنة مجموعة من المركبات، ثم جميع المواد حاجة إلى تركيز المولى نفسه. الأفضل هو البدء بتركيز 1 ملم والمتوسط 50/s مسح معدل كما هو مبين في البروتوكول في هذه الدراسة، إلا أنه لأمر جيد معرفة تركيز العينة على السلوك الملاحظ الكهروكيميائية. دائماً في محاولة لقياس الأشعة ثلاثة على الأقل. المسح الأولى والثانية تختلف عادة لأن ظروف البدء (توازن) مختلفة. الثانية والثالثة عمليات التفحص ينبغي أن تكون هي نفسها. إذا كان بالأشعة الثانية والثالثة هي نفسها، ثم هناك ربما ردود فعل الجانب لا ملاحظة في هذا النظام (الشكل 2a). يظهر ذروة جديدة في احتمال انخفاض في عملية أكسدة، تبين أن المواد الموصلة التي أودعت في نحن18،،من1924،25،،من2930 , 31 , 32-إذا كان ارتفاع ذروة أقل الزيادات في الأشعة المتتابعة، فربما كان البوليمر مترافق19المودعة18،،24،،من2529 , 30 , 31 , 32-إذا كان إنقاص جميع التيارات في فحص المتعاقبة، ثم أودع المنتج نونكوندوكتيفي من تدهور في مسرى. إذا كان من الملاحظ ذروة صغيرة جداً قبل الأكسدة الرئيسي أو الحد الأقصى (خاصة بالنسبة للبوليمرات)، ثم وهذا هو الأرجح تهمة-اعتراض عملية19،23،،من3134. إذا لوحظ ذروة ديدوبينج حادة جداً للأكسدة أو الحد، ثم هذا ربما ناجم عن تحلل هياكل بلورية في قطب تشكيلها من خلال عملية اليكتروكريستاليزيشن أثناء أكسدة35.
تحقق دائماً من سلوك الاختبار المجمع من قبل، أثناء وبعد قمم الأكسدة والاختزال. وهذا يعني أنه يجب تسجيل ثلاثة على الأقل بمسح السيرة الذاتية: مع العلوي (في حالة الأكسدة) أو انخفاض ذروة إمكانات أقل أو أعلى، على التوالي، ثم إمكانات الذروة كحد أقصى، مع إمكانات الذروة العليا أو السفلي مجموعة للضبط في ذروة الحد الأقصى، ومع أعلى ذروة إمكانات (الأكسدة) والسفلي (الحد) من إمكانات لأقصى حد الذروة. قد تختلف عملية الملاحظة وأحيانا العمليتين يمكن ملاحظة الذروة تحت واحدة نظرياً. قارن دائماً فولتاموجرامس دوري المجمعة للكهرباء (الخطوة 2، 6)، فيرسين (الخطوة 2.9)، والمجمع (الخطوة 2، 13)، وفيرسين مع المجمع (الخطوة 2.19)؛ وهناك العديد من القضايا أن تؤخذ في الاعتبار.
دائماً مقارنة الإشارات السيرة الذاتية الكهرباء واختبار المركب، إذا كان أي إشارات من الكهرباء مرئياً على فولتاموجرام دوري في المجمع المقاسة، ثم يجب تغيير الكهرباء سبب إطاره الكهروكيميائية منخفض جداً، أو المنحل بالكهرباء هو ملوثة. إذا كانت إشارة (الأكسدة والاختزال الزوجين) فيرسين (الخطوة 2.9) وفيرسين مع المجمع (الخطوة 2.19) في نفس الموضع، ثم كل شيء يتم تنفيذها بشكل صحيح. إذا غيرت القمم بين بعضها البعض، ثم تحقق من إعادة وتكرار القياس. إذا كانت الإشارة (الأكسدة، والحد، أو زوجين الأكسدة المحتملة) لاختبار المركب مع إضافة فيرسين (الخطوة 2.19) لها قدرة أعلى من مثيلة محض مجمع (الخطوة 2، 13)، ثم النظر في القيم (زوجين الأكسدة، والحد، أو الأكسدة المحتملة) من فولتاموجرام دوري لمجمع نقية. بسبب التحول مبلغ أعلى من فيرسين في الحل. عند ملاحظة عمليتي الأكسدة، العملية الأولى (الأكسدة أو الحد) الذي دائماً على نحن قد تؤثر على السطح نشطة؛ وهذا قد يؤدي إلى زيادة في إمكانات أكسدة العملية الثانية (الشكل 9).
The authors have nothing to disclose.
الكتاب نعترف مع الامتنان الدعم المالي لمشروع “اكسسيلايت” “اكسسيبليكسيس ينبعث الضوء يقبلون المانحين من كمواد سهلة لخياط البرق الد فائقة الكفاءة” (H2020-مسكاً-أي تي-2015/674990) بتمويل من ماري Skłodowska-كوري الإجراءات في الإطار برنامج للبحوث والابتكارات “أفق-2020”.
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 |