СИНТЕЗ И СВОЙСТВА НОВЫХ 3,4-ФЕНИЛЕНДИОКСИТИОФЕНОВ, ФУНКЦИОНАЛИЗИРОВАННЫХ ЭЛЕКТРОНОАКЦЕПТОРНЫМИ ГРУППАМИ, А ТАКЖЕ ОЛИГОМЕРОВ И ПОЛИМЕРОВ НА ИХ ОСНОВЕ, КАК МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ОРГАНИЧЕСКОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ
|
Актуальность и степень разработанности темы исследования. В последние десятилетия активно изучались проводящие полимеры на основе органических компонентов (так называемые синтетические металлы) на предмет применения в органической (опто)электронике и фотовольтаике. В результате этих исследований был получен поли(3,4- этилендиокситиофен), РЕИОТ, который имеет стабильную и высокую проводимость в легированной форме в смеси с другим иономером, полистиролсульфонатом, (PEDOT:PSS), и используется в качестве прозрачного проводящего полимера в различных устройствах. За счет внутримолекулярных взаимодействий S---O между соседними мономерными звеньями ЕИОТ обладает плоской полимерной цепью, что обуславливает хорошие электронные свойства соединения. Согласно данным литературы, основным недостатком полимеров на основе ЕИОТ является то, что функционализация этиленового мостика в мономере практически не влияет на настройку электронных свойств полимера, так как заместители, присоединенные к sp3 углеродным атомам, не сопряжены с тиофеновым кольцом, выходят из плоскости полимера и негативным образом влияют на п-п укладку между полимерными цепями, нарушая ее.
Что касается бензоаннелированных аналогов ЕИОТ, например, недавно опубликованном 3,4-(1,2-фенилендиокси)тиофене, РЬеИОТ, то они способны образовывать олигомеры и/или полимеры (рРЬеИОТ) с повышенной жесткостью и плоской структурой основной цепи. А из-за несколько более высокого потенциала окисления (примерно на 0.3-0.4 В), чем у РЕИОТ, полимеры на основе рРЬеИОТ являются более стабильными в нелегированном состоянии. Кроме того, бензольное кольцо боковой цепи в РЬеИОТ способно подвергаться дополнительной модификации полимерной структуры без нарушения планарности, но с возможностью настройки электронных свойств. Помимо этого, в группе ученого F. Guittard было обнаружено интересное свойство некоторых замещенных РЬеИОТ, когда при электрополимеризации они образуют хорошо упорядоченные нанотрубки полимеров р[РЬеИОТ] на поверхности, причем без какой-либо матрицы. При этом присутствующие на поверхности полимерных пленок нанотрубки придают этой поверхности парагидрофобные свойства с чрезвычайно высокими контактными углами воды (до 0- ~ 130-150 ) и высокой адгезией воды, даже если нанотрубки образованы из внутренне гидрофильных полимеров (угол Юнга 0У ~ 60). Материалы с парагидрофобными свойствами актуальны для создания антикоррозионных, антиобледенительных, антибактериальных покрытий, для конструкции мембран и так далее.
Таким образом, синтез новых производных РЬеИОТ, а также олигомеров и полимеров на их основе актуален для получения новых материалов с уникальными прикладными характеристиками.
Цель диссертационной работы. Целенаправленный синтез соединений с заданными электронными свойствами на основе производных РЬеИОТ для возможного применения в качестве материалов для органической электроники, установление закономерностей «структура- свойство» и «структура-функции». Исследование фотофизических свойств полученных соединений. Установление влияния структуры РЬеИОТ на электронные и поверхностные свойства их электрополимеризованных наноструктурированных полимерных пленок.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
• Разработать методику синтеза новых производных РЬеИОТ с электроноакцепторными группами в бензольном кольце (EWG-PЬeИOT) и их аналогов с расширенной боковой п- ароматической и гетароматической системой (АгИОТ).
• Изучить геометрию и электронную структуру олигомеров и полимеров, полученных из синтезированных мономеров EWG-PЬeИOT и АгИОТ, в том числе методом теории функционала плотности (DFT) на теоретическом уровне B3LYP/6-31G(d) в газовой фазе.
• Сравнить данные теоретических DFT-расчетов с таковыми, полученными экспериментальным путем при помощи циклической вольтамперомерии.
• Синтезировать мономеры РЬеИОТ и их электрополимеризованные полимеры, исследовать поверхностные свойства последних для оценки факторов, влияющих на формирование морфологии поверхности.
• Разработать методику синтеза плоских сопряженных олигомеров на основе производных PheDOT, а также тримеров и сополимеров на основе тиофен-флуоренов с акцепторными группами и изучить влияние структуры соединений на электрические и оптические свойства.
Научная новизна и теоретическая значимость работы. Предложен удобный однореакторный метод синтеза новых производных PheDOT с электроноакцепторными группами в бензольном кольце (EWG-PheDOT) и их аналогов с расширенной боковой п- системой или с гетероароматическими кольцами ArDOT.
Посредством электрополимеризации производных PheDOT синтезированы новые полимерные материалы, обладающие супер-гидрофобными поверхностными свойствами, которые были детально изучены.
Синтезированы и охарактеризованы новые олигомеры на основе PheDOT как перспективные материалы для n-типа органических полевых транзисторов (OFET).
Синтезированы и охарактеризованы новые серии донорно-акцепторных тримеров и сополимеров на основе флуорен/PheDOT как перспективные материалы для органических светоизлучательных диодов (OLED).
Практическая значимость работы. Разработан препаративный метод синтеза новой серии производных EWG-PheDOT и их аналогов (с расширенной боковой п-системой и с гетероароматическими кольцами ArDOT), а также была продемонстрирована возможность настройки пограничных орбиталей (ВЗМО, НСМО) полимеров на основе синтезированных соединений засчет их функционализации, что актуально для разработки органических электронных материалов (OFET, OLED).
Изучена взаимосвязь структуры мономеров на основе PheDOT с электронными и поверхностными свойствами наноструктурированных электрополимеризованных полимеров на их основе, что является актуальным для создания материалов для конструкции мембран.
С использованием метода циклической вольтамперометрии, расчетов DFT, УФ- спектроскопии и фотолюминесценции была продемонстрирована возможность точной настройки оптоэлектронных свойств материалов на основе донорно-акцепторных флуорен/PheDOT тримеров и сополимеров путем функционализации боковых цепей и улучшения квантового выхода, что можно использовать для конструирования светоизлучательных диодов.
Методология и методы диссертационного исследования основаны на анализе литературных данных, квантово-химическом моделировании структуры новых соединений, направленном органическом синтезе, использовании катализаторов при проведении синтеза органических соединений. Все вновь полученные соединения охарактеризованы необходимым набором физико-химических и спектральных данных (спектры ЯМР, масс-спектры электронного удара, УФ-спектры). Для ряда соединений строение доказано методом рентгеноструктурного анализа. Свойства синтезированных молекул исследовались такими методами, как УФ-вид. спектроскопия, вольтамперометрия, квантовохимические расчеты, сканирующая электронная микроскопия. Для анализа геометрии и электронной структуры основного и возбужденного состояния молекулы и теоретического расчета электронных спектров поглощения и испускания использовали теорию функционала плотности. Расчеты выполнены методом DFT в приближении B3LYP в сочетании с базисом 6-31G(d).
Достоверность полученных данных обеспечена использованием современных и стандартных методов исследования, применением сертифицированного оборудования, хорошей воспроизводимостью экспериментальных результатов. Полученные закономерности подтверждаются отсутствием противоречий с ранее известными сведениями.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Новый метод синтеза серии производных PheDOT с электроноакцепторными группами в бензольном кольце (EWG-PheDOT) и их аналогов (с расширенной боковой п-системой или с гетероароматическими кольцами ArDOT).
2. Изучение влияния структурных изменений в функционализированных 3,4- фенилендиокситиофенах на наноструктуру поверхности и парагидрофобные свойства их электрополимеризованных пленок.
3. Синтез и свойства плоских сопряженных олигомеров на основе 3,4-(1,2- фенилендиокси)тиофена.
4. Синтез тримеров и сополимера на основе тиофен-флуорена с акцепторными группами и изучение влияния структуры на электрические и оптические свойства.
Личный вклад автора состоял в сборе, систематизации и анализе литературных данных по синтезу и свойствам производных 3,4-этилендиокситиофена, планировании и проведении экспериментальных исследований, анализе экспериментальных и спектральных данных, обработке и обобщению результатов, подготовке основных публикаций по теме диссертации.
Апробация. Результаты работы доложены на III Международной научной конференции “Химия в федеральных университетах” (Екатеринбург, 2015), WSOC 2016 зимней конференции молодых ученых по органической химии (Красновидово, 2016), международной конференции по науке и технологии синтетических металлов «ICSM-2016», (Гуанчжоу, Китай, 2016), 13-й Международном симпозиуме по функциональным п-электронным системам (Fn13) (Гонг-Конг, 2017), III Международной конференции “Современные синтетические методологии для создания лекарственных препаратов и функциональных материалов” MOSM 2019 (Екатеринбург, 2019).
Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 9 научных работах, из них 4 статьи в рецензируемых научных журналах, определенных ВАК РФ и Аттестационным советом УрФУ и входящих в международные базы цитирования Scopus и Web of Science.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из четырех разделов: введения, аналитического обзора литературы, результатов и обсуждения, экспериментальной части и заключения. Полное содержание работы изложено на 185 страницах и содержит 26 схем, 18 таблиц, 71 рисунок. Библиографический список цитируемых документов состоит из 191 наименований.
Благодарности. Автор выражает сердечную благодарность и глубочайшую признательность за поддержку, наставничество и возможность заниматься научной деятельностью д.х.н., профессору Ю. Ю. Моржерину (УрФУ, г. Екатеринбург), научному руководителю
диссертационной работы д.х.н., профессору РАН Г. В. Зырянову; профессору И. Ф. Перепичка (Северо-Западный политехнический университет, Китай) - за помощь и возможность проведения исследований в Бангорском университете (Англия); M. P. Krompiec, S. N. Baxter и И. Ф. Перепичка (Бангорский университет, Англия) - за проведение квантово-химических расчетов и выполнение части синтетической работы первого раздела диссертации; D. S. Yufit (Даремский университет, Англия) - за выполнение РСА; I. Schewtschenko, D. Congrave, R. Hurst, T. K. Britten, C. Milne (Бангорский университет, Англия) - за помощь в проведении исследования; T. Darmanin, F. Guittard и G. Godeau (Université Cote d’Azur, Франция) - за исследование морфологии и смачиваемости поверхности полимеров; Z. Wang (Бангорский университет, Англия) - за помощь в проведении спектроэлектрохимических исследований; к.х.н. П. Е. Прохоровой и к.х.н. К. Л. Обыденнову - за неоценимую моральную и физическую поддержку. Также автор выражает искреннюю признательность за помощь и поддержку заведующему кафедрой ТОС ХТИ д.х.н., профессору В.А. Бакулеву, профессору кафедры ОиБХ ХТИ чл.- корр. РАН В. Л. Русинову, директору ХТИ М. В. Вараксину, а также научным сотрудникам и преподавателям обеих кафедр. Работа была выполнена в рамках проекта Совета Президента РФ по грантам (грант № НШ-2700.2020.3).
Что касается бензоаннелированных аналогов ЕИОТ, например, недавно опубликованном 3,4-(1,2-фенилендиокси)тиофене, РЬеИОТ, то они способны образовывать олигомеры и/или полимеры (рРЬеИОТ) с повышенной жесткостью и плоской структурой основной цепи. А из-за несколько более высокого потенциала окисления (примерно на 0.3-0.4 В), чем у РЕИОТ, полимеры на основе рРЬеИОТ являются более стабильными в нелегированном состоянии. Кроме того, бензольное кольцо боковой цепи в РЬеИОТ способно подвергаться дополнительной модификации полимерной структуры без нарушения планарности, но с возможностью настройки электронных свойств. Помимо этого, в группе ученого F. Guittard было обнаружено интересное свойство некоторых замещенных РЬеИОТ, когда при электрополимеризации они образуют хорошо упорядоченные нанотрубки полимеров р[РЬеИОТ] на поверхности, причем без какой-либо матрицы. При этом присутствующие на поверхности полимерных пленок нанотрубки придают этой поверхности парагидрофобные свойства с чрезвычайно высокими контактными углами воды (до 0- ~ 130-150 ) и высокой адгезией воды, даже если нанотрубки образованы из внутренне гидрофильных полимеров (угол Юнга 0У ~ 60). Материалы с парагидрофобными свойствами актуальны для создания антикоррозионных, антиобледенительных, антибактериальных покрытий, для конструкции мембран и так далее.
Таким образом, синтез новых производных РЬеИОТ, а также олигомеров и полимеров на их основе актуален для получения новых материалов с уникальными прикладными характеристиками.
Цель диссертационной работы. Целенаправленный синтез соединений с заданными электронными свойствами на основе производных РЬеИОТ для возможного применения в качестве материалов для органической электроники, установление закономерностей «структура- свойство» и «структура-функции». Исследование фотофизических свойств полученных соединений. Установление влияния структуры РЬеИОТ на электронные и поверхностные свойства их электрополимеризованных наноструктурированных полимерных пленок.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
• Разработать методику синтеза новых производных РЬеИОТ с электроноакцепторными группами в бензольном кольце (EWG-PЬeИOT) и их аналогов с расширенной боковой п- ароматической и гетароматической системой (АгИОТ).
• Изучить геометрию и электронную структуру олигомеров и полимеров, полученных из синтезированных мономеров EWG-PЬeИOT и АгИОТ, в том числе методом теории функционала плотности (DFT) на теоретическом уровне B3LYP/6-31G(d) в газовой фазе.
• Сравнить данные теоретических DFT-расчетов с таковыми, полученными экспериментальным путем при помощи циклической вольтамперомерии.
• Синтезировать мономеры РЬеИОТ и их электрополимеризованные полимеры, исследовать поверхностные свойства последних для оценки факторов, влияющих на формирование морфологии поверхности.
• Разработать методику синтеза плоских сопряженных олигомеров на основе производных PheDOT, а также тримеров и сополимеров на основе тиофен-флуоренов с акцепторными группами и изучить влияние структуры соединений на электрические и оптические свойства.
Научная новизна и теоретическая значимость работы. Предложен удобный однореакторный метод синтеза новых производных PheDOT с электроноакцепторными группами в бензольном кольце (EWG-PheDOT) и их аналогов с расширенной боковой п- системой или с гетероароматическими кольцами ArDOT.
Посредством электрополимеризации производных PheDOT синтезированы новые полимерные материалы, обладающие супер-гидрофобными поверхностными свойствами, которые были детально изучены.
Синтезированы и охарактеризованы новые олигомеры на основе PheDOT как перспективные материалы для n-типа органических полевых транзисторов (OFET).
Синтезированы и охарактеризованы новые серии донорно-акцепторных тримеров и сополимеров на основе флуорен/PheDOT как перспективные материалы для органических светоизлучательных диодов (OLED).
Практическая значимость работы. Разработан препаративный метод синтеза новой серии производных EWG-PheDOT и их аналогов (с расширенной боковой п-системой и с гетероароматическими кольцами ArDOT), а также была продемонстрирована возможность настройки пограничных орбиталей (ВЗМО, НСМО) полимеров на основе синтезированных соединений засчет их функционализации, что актуально для разработки органических электронных материалов (OFET, OLED).
Изучена взаимосвязь структуры мономеров на основе PheDOT с электронными и поверхностными свойствами наноструктурированных электрополимеризованных полимеров на их основе, что является актуальным для создания материалов для конструкции мембран.
С использованием метода циклической вольтамперометрии, расчетов DFT, УФ- спектроскопии и фотолюминесценции была продемонстрирована возможность точной настройки оптоэлектронных свойств материалов на основе донорно-акцепторных флуорен/PheDOT тримеров и сополимеров путем функционализации боковых цепей и улучшения квантового выхода, что можно использовать для конструирования светоизлучательных диодов.
Методология и методы диссертационного исследования основаны на анализе литературных данных, квантово-химическом моделировании структуры новых соединений, направленном органическом синтезе, использовании катализаторов при проведении синтеза органических соединений. Все вновь полученные соединения охарактеризованы необходимым набором физико-химических и спектральных данных (спектры ЯМР, масс-спектры электронного удара, УФ-спектры). Для ряда соединений строение доказано методом рентгеноструктурного анализа. Свойства синтезированных молекул исследовались такими методами, как УФ-вид. спектроскопия, вольтамперометрия, квантовохимические расчеты, сканирующая электронная микроскопия. Для анализа геометрии и электронной структуры основного и возбужденного состояния молекулы и теоретического расчета электронных спектров поглощения и испускания использовали теорию функционала плотности. Расчеты выполнены методом DFT в приближении B3LYP в сочетании с базисом 6-31G(d).
Достоверность полученных данных обеспечена использованием современных и стандартных методов исследования, применением сертифицированного оборудования, хорошей воспроизводимостью экспериментальных результатов. Полученные закономерности подтверждаются отсутствием противоречий с ранее известными сведениями.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Новый метод синтеза серии производных PheDOT с электроноакцепторными группами в бензольном кольце (EWG-PheDOT) и их аналогов (с расширенной боковой п-системой или с гетероароматическими кольцами ArDOT).
2. Изучение влияния структурных изменений в функционализированных 3,4- фенилендиокситиофенах на наноструктуру поверхности и парагидрофобные свойства их электрополимеризованных пленок.
3. Синтез и свойства плоских сопряженных олигомеров на основе 3,4-(1,2- фенилендиокси)тиофена.
4. Синтез тримеров и сополимера на основе тиофен-флуорена с акцепторными группами и изучение влияния структуры на электрические и оптические свойства.
Личный вклад автора состоял в сборе, систематизации и анализе литературных данных по синтезу и свойствам производных 3,4-этилендиокситиофена, планировании и проведении экспериментальных исследований, анализе экспериментальных и спектральных данных, обработке и обобщению результатов, подготовке основных публикаций по теме диссертации.
Апробация. Результаты работы доложены на III Международной научной конференции “Химия в федеральных университетах” (Екатеринбург, 2015), WSOC 2016 зимней конференции молодых ученых по органической химии (Красновидово, 2016), международной конференции по науке и технологии синтетических металлов «ICSM-2016», (Гуанчжоу, Китай, 2016), 13-й Международном симпозиуме по функциональным п-электронным системам (Fn13) (Гонг-Конг, 2017), III Международной конференции “Современные синтетические методологии для создания лекарственных препаратов и функциональных материалов” MOSM 2019 (Екатеринбург, 2019).
Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 9 научных работах, из них 4 статьи в рецензируемых научных журналах, определенных ВАК РФ и Аттестационным советом УрФУ и входящих в международные базы цитирования Scopus и Web of Science.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из четырех разделов: введения, аналитического обзора литературы, результатов и обсуждения, экспериментальной части и заключения. Полное содержание работы изложено на 185 страницах и содержит 26 схем, 18 таблиц, 71 рисунок. Библиографический список цитируемых документов состоит из 191 наименований.
Благодарности. Автор выражает сердечную благодарность и глубочайшую признательность за поддержку, наставничество и возможность заниматься научной деятельностью д.х.н., профессору Ю. Ю. Моржерину (УрФУ, г. Екатеринбург), научному руководителю
диссертационной работы д.х.н., профессору РАН Г. В. Зырянову; профессору И. Ф. Перепичка (Северо-Западный политехнический университет, Китай) - за помощь и возможность проведения исследований в Бангорском университете (Англия); M. P. Krompiec, S. N. Baxter и И. Ф. Перепичка (Бангорский университет, Англия) - за проведение квантово-химических расчетов и выполнение части синтетической работы первого раздела диссертации; D. S. Yufit (Даремский университет, Англия) - за выполнение РСА; I. Schewtschenko, D. Congrave, R. Hurst, T. K. Britten, C. Milne (Бангорский университет, Англия) - за помощь в проведении исследования; T. Darmanin, F. Guittard и G. Godeau (Université Cote d’Azur, Франция) - за исследование морфологии и смачиваемости поверхности полимеров; Z. Wang (Бангорский университет, Англия) - за помощь в проведении спектроэлектрохимических исследований; к.х.н. П. Е. Прохоровой и к.х.н. К. Л. Обыденнову - за неоценимую моральную и физическую поддержку. Также автор выражает искреннюю признательность за помощь и поддержку заведующему кафедрой ТОС ХТИ д.х.н., профессору В.А. Бакулеву, профессору кафедры ОиБХ ХТИ чл.- корр. РАН В. Л. Русинову, директору ХТИ М. В. Вараксину, а также научным сотрудникам и преподавателям обеих кафедр. Работа была выполнена в рамках проекта Совета Президента РФ по грантам (грант № НШ-2700.2020.3).
1. Разработан удобный одностадийный, микроволновый метод синтеза производных 3,4- фенилендиокситиофена (PheDOT) с электроноакцепторными группами (EWG-PheDOT) в бензольном кольце и их аналогов (ArDOT) как перспективных строительных блоков для материалов органической электроники.
2. Данными DFT расчетов и экспериментальными методами показано, что введение заместителей в бензольный фрагмент PheDOT позволяет изменять величину энергии ВЗМО/НСМО на более чем 1.б эВ, при этом слабо влияя на ширину запрещенной зоны полимеров p[PheDOT], что является актуальным для конструкции органических материалов для OLED, OFET.
3. Разработан метод синтеза ряда функционализированных 3,4-фенилендиокситиофеновых мономеров с различными заместителями в бензольном кольце: 2Naph-PheDOT, INaph-PheDOT и 9Ant-PheDOT, а также димера (2Naph-PheDOT)2 и тримера (2Naph-PheDOT)3, а также показано, что природа заместителей, условия электрополимеризации, природа электролита и содержание воды в растворителе существенно влияют на наноструктуру поверхности и гидрофобные свойства электрополимеризованных пленок образующихся полимеров.
4. Предложен метод синтеза димеров и тетрамера на основе PheDOT с солюбилизирующими группами. Показано влияние структуры олигомеров на растворимость в органических растворителях.
5. Синтезированы и охарактеризованы тримеры и сополимер на основе мономера флуорен- PheDOT, как основы для конструирования донорно-акцепторных молекул.
6. Данными DFT расчетов и абсорбционной и эмиссионной спектроскопии для флуорен-тиофеновых тримеров показано влияние природы функциональных групп на энергию НСМО, величину запрещенной зоны, а также фотофизические свойства. Результаты DFT расчетов хорошо коррелировали с экспериментальными результатами.
7. Методами спектроэлектрохимического анализа (SEC) была продемонстрирована более низкая стабильность или время жизни окисленных форм F-P-F тримеров функционализованных электроноакцепторными фрагментами по сравнению с нефункционализованными тримерами.
8. Синтезирован сополимер p[P-F8], который продемонстрировал высокий квантовый выход и батохромный сдвиг максимума фотолюминесценции в сравнении с тримером типа F-P- F.
Перспективы дальнейшей разработки темы диссертационного исследования основаны на модификации олигомеров PheDOT с более протяженными концевыми солюбилизирующими ацильными группами для повышения их растворимости (>С12). А также в будущей работе над разработкой донорно-акцепторных флуореновых соолигомеров и сополимеров могут быть использованы другие акцепторные группы для улучшения оптоэлектронных свойств 23
материалов, также можно варьировать длину цепи и состав сополимеров, регулировать желаемое появление флуоресценции и повышать квантовую эффективность.
2. Данными DFT расчетов и экспериментальными методами показано, что введение заместителей в бензольный фрагмент PheDOT позволяет изменять величину энергии ВЗМО/НСМО на более чем 1.б эВ, при этом слабо влияя на ширину запрещенной зоны полимеров p[PheDOT], что является актуальным для конструкции органических материалов для OLED, OFET.
3. Разработан метод синтеза ряда функционализированных 3,4-фенилендиокситиофеновых мономеров с различными заместителями в бензольном кольце: 2Naph-PheDOT, INaph-PheDOT и 9Ant-PheDOT, а также димера (2Naph-PheDOT)2 и тримера (2Naph-PheDOT)3, а также показано, что природа заместителей, условия электрополимеризации, природа электролита и содержание воды в растворителе существенно влияют на наноструктуру поверхности и гидрофобные свойства электрополимеризованных пленок образующихся полимеров.
4. Предложен метод синтеза димеров и тетрамера на основе PheDOT с солюбилизирующими группами. Показано влияние структуры олигомеров на растворимость в органических растворителях.
5. Синтезированы и охарактеризованы тримеры и сополимер на основе мономера флуорен- PheDOT, как основы для конструирования донорно-акцепторных молекул.
6. Данными DFT расчетов и абсорбционной и эмиссионной спектроскопии для флуорен-тиофеновых тримеров показано влияние природы функциональных групп на энергию НСМО, величину запрещенной зоны, а также фотофизические свойства. Результаты DFT расчетов хорошо коррелировали с экспериментальными результатами.
7. Методами спектроэлектрохимического анализа (SEC) была продемонстрирована более низкая стабильность или время жизни окисленных форм F-P-F тримеров функционализованных электроноакцепторными фрагментами по сравнению с нефункционализованными тримерами.
8. Синтезирован сополимер p[P-F8], который продемонстрировал высокий квантовый выход и батохромный сдвиг максимума фотолюминесценции в сравнении с тримером типа F-P- F.
Перспективы дальнейшей разработки темы диссертационного исследования основаны на модификации олигомеров PheDOT с более протяженными концевыми солюбилизирующими ацильными группами для повышения их растворимости (>С12). А также в будущей работе над разработкой донорно-акцепторных флуореновых соолигомеров и сополимеров могут быть использованы другие акцепторные группы для улучшения оптоэлектронных свойств 23
материалов, также можно варьировать длину цепи и состав сополимеров, регулировать желаемое появление флуоресценции и повышать квантовую эффективность.
Подобные работы
- СИНТЕЗ И СВОЙСТВА НОВЫХ 3,4-ФЕНИЛЕНДИОКСИТИОФЕНОВ, ФУНКЦИОНАЛИЗИРОВАННЫХ ЭЛЕКТРОНОАКЦЕПТОРНЫМИ ГРУППАМИ, А ТАКЖЕ ОЛИГОМЕРОВ И ПОЛИМЕРОВ НА ИХ ОСНОВЕ, КАК МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ОРГАНИЧЕСКОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ
Диссертации (РГБ), химия. Язык работы: Русский. Цена: 4330 р. Год сдачи: 2021