Наименьший шнур электропитания

[19459197

Новая стратегия супрамолекулярного самоинкапсулирования обеспечивает эффективный путь для создания стабильных светоизлучающих полимеров для оптоэлектронных применений.

Спиральная структура изолированного молекулярного провода, предложенная для стабильных светоизлучающих применений. Изображение предоставлено: Advanced Materials.

Гибкие полимерные светоизлучающие устройства имеют множество потенциальных применений в носимых устройствах, таких как устройства biosmart. Мягкая биоэлектроника может обеспечить точное и в реальном времени измерение физиологических сигналов, таких как глюкоза или артериальное давление, и представляет собой новую парадигму для мониторинга здоровья. Основной материал этих устройств – сопряженные полимеры – быстро разлагается, влияя на чистоту цвета и эффективность люминесценции. Хрупкое равновесие сопряженных полимеров было ограничивающим фактором для массовой коммерциализации пластиковой электроники, и в настоящее время усилия многих исследовательских групп сосредоточены на обеспечении стабильности этих органических материалов.

Группа Хуана Кабанильяса (IMDEA Nanociencia) в сотрудничестве с группами из Нанкинского технического университета (Китай) и других исследовательских центров работала над оригинальной стратегией по преодолению этой проблемы. Было предложено супрамолекулярное самоинкапсулирование полимерной цепи для изоляции ароматической основной цепи от внешних агентов (кислорода, влаги), избегая при этом образования возбужденных состояний между цепями, агрегации и других препятствий, мешающих спектральной чистоте. Конъюгированный полидиарил-флуорен (PHDPF-Cz) состоит из главной цепи главной цепи, где дифенильные группы локализуются в положении 9, а карбазольные (Cz) звенья локализуются в положении 4. Π-укладка ароматических групп на стороне цепи окружает основную цепь полимерной цепи по аналогии с электрическими шнурами, в которых металлические провода изолированы окружающим пластиковым кожухом . Блоки с π-стопами обеспечивают внутризарядный перенос заряда и одновременно препятствуют π-π-взаимодействиям между цепями в твердом состоянии.

Оптические свойства пленок PHDPF-Cz были исследованы Cabanillas и Sun в IMDEA Nanociencia методом сверхбыстрой накачки-зонда. Пленки демонстрируют очень высокую стабильность эмиссии даже при воздействии на них опасных условий (8 часов термического отжига при температуре 180 ° С на воздухе), о чем свидетельствует отсутствие широкой зеленой эмиссионной характеристики дефектов и агрегации, вызванных кислородом. Спектры поглощения и фотолюминесценции нечувствительны к цепочечной среде (раствор, гель или твердая пленка) и толщине пленки, что указывает на превосходные свойства для их промышленной обработки в большом масштабе. Чтобы исследовать транспортную способность PHDPF-Cz, светодиод был построен путем размещения пленки между двумя электродами. Была обнаружена высокая подвижность дырок – на несколько порядков выше, чем ранее сообщалось для других сопряженных полимеров со спиновым покрытием, которая мало зависит от толщины пленки (в диапазоне 95-175 нм). Кроме того, было обнаружено, что синяя люминесценция не зависит от приложенного напряжения тока (4–9 В), что является желательной характеристикой для изготовления оптоэлектронных устройств.

Эти так называемые изолированные молекулярные провода вызывают большой интерес к производству гибких электронных устройств. Преимущества таких материалов много. Они растворимы, поэтому могут быть обработаны как чернила для 2D-печатной схемы. Химия сопряженных полимеров очень богата, что означает, что можно настроить свойства выбросов с помощью материаловедения. И они являются органическими и гибкими, поэтому они могут быть встроены в биологические интеллектуальные устройства. Дальнейшим шагом в разработке этих материалов будет выравнивание цепей в виде упорядоченных волокон для обеспечения когерентного переноса анизотропного заряда.

В настоящее время группа Cabanillas работает над стратегиями улучшения эмиссионных свойств сопряженных полимеров. В прошлом году они изучили другую стратегию обшивки магистралей своими собственными боковыми цепями с винтовой или кольцевой геометрией. «Обе стратегии работают хорошо, но мы доказали, что стратегия спиральной оболочки [1] вынуждает копланарное расположение соседних мономеров, обеспечивая расширенное сопряжение, при котором транспорт может быть гораздо более эффективным», – говорит Кабанильяс. Он продолжает: «Электронная подвижность вдоль цепей действительно выше, чем межцепная подвижность, преобладающая в обычном сопряженном полимере, и это открывает много новых интересных возможностей для полимерных светоизлучающих материалов, включая применения для усиления света».

Хуан Кабанильяс – исследователь в IMDEA Nanociencia. Его научные интересы связаны с динамикой возбужденного состояния в сопряженных полимерах и применением этих материалов в различных областях, таких как освещение, обнаружение света и химическое зондирование. Представленная здесь работа была профинансирована Министерством экономики и конкурентоспособности Испании, Китайским стипендиальным советом и Программой центров профессионального мастерства в Северном Очоа.

Ссылки:

[1] Jinyi Lin, Bin Liu et al. Ультраустойчивые супрамолекулярные самоинкапсулированные сопряженные полимеры с широкой запрещенной зоной для больших и гибких электролюминесцентных устройств. Adv. Mater. 31, 1804811 (2019).

[2] Chen Sun, Marta M. Mroz et al. Усиленное спонтанное излучение в изолированных политиофенах. J. Mater. Химреагент С, 6, 6591 (2018).

Источник: http://nanociencia.imdea.org/

Source link