Новые электроактивные сопряженные полимеры на основе конденсированных гетероароматических структур: синтез и фотофизические свойства

• Автор: Марочкин, Дмитрий Вячеславович
• Шифр специальности: 02.00.03, 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 205 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Сопряженные полимеры для светоиспускающих диодов
со спектром электролюминесценции, близким к белому свету
1.1.1. Подходы к получению полимерных материалов с белым цветом электролюминесценции
1.1.2. Сополифлуорены с нейтральными комплексами иридия (III)
1.1.3. Сополифлуорены с заряженными комплексами иридия (III)
1.2. Узкозонные сопряженные полимеры для солнечных фотоэлементов
1.2.1. Основные процессы в органических солнечных элементах
1.2.2. Электроноакцепторные материалы
1.2.3.Сопряженные полимеры в качестве электронодонорных материалов
2. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
2.1. Электроактивные сопряженные сополифлуорены
2.1.1. Синтез гетероароматических мономеров
2.1.2. Синтез и исследование фото- и электролюминесцентных свойств новых сопряженных сополифлуоренов
2.2. Узкозонные л-сопряженные донорно-акцепторные тиофенсодержащие сополимеры
2.2.1. Синтез конденсированных тиофенсодержащих мономеров
2.2.2. Синтез и исследование фото- и электрофизических свойств донорно-акцепторных узкозонных полимеров

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1. Растворители и исходные соединения
3.2. Синтез индивидуальных соединений
3.3. Синтез полимеров
3.4. Исследование индивидуальных соединений и полимеров
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
На сегодняшний день одной из стратегических задач мировой экономики является решение проблемы энергосбережения. В настоящее время затраты на освещение составляют 30% от всей вырабатываемой электроэнергии. Важное место в этом направлении отводится переходу на новые высокоэкономичные источники освещения. Разработке полимерных светоиспускающих диодов на основе электроактивных я-сопряженных полимеров со спектром электролюминесценции, близким к белому свету, уделяется в последнее время значительное внимание благодаря их использованию в качестве подсветки жидкокристаллических дисплеев и возможности изготовления доступных источников дневного света на их основе ввиду несложной обработки полимеров, дешевизны, легкости, простоты изготовления из них гибких устройств большой площади.
Известным светодиодным устройствам на основе низкомолекулярных и композитных смесевых структур присущи такие негативные свойства, как фазовое расслоение, градиент концентрации, «подрастворение» в многослойных полимерных системах. Имеет место зависимость цветовых координат светодиода от рабочего напряжения. В связи с этим значительный интерес представляет синтез новых индивидуальных электролюминесцентных сополимеров, излучающих в заданном диапазоне видимой области. Применение этих материалов позволит устранить упомянутые недостатки, упростить изготовление и резко повысить эффективность и стабильность работы полимерных светоизлучающих диодов. Оригинальность подхода заключается в вовлечении в процесс эмиссии света триплетных состояний путем введения в основную цепь макромолекул фосфоресцентных металлокомплексных фрагментов, значение внешнего квантового выхода которых может достигать 100%.
Не менее остро стоит проблема возобновляемых и альтернативных источников энергии. Текущая глобальная энергетическая потребность в современном мире соответствует мощности около 13 ТВт. Ограниченность запасов углеводородного топлива и большие выбросы загрязняющих веществ и пар-

ляется довольно низким (-0.62 В). Эта величина компенсируется очень хорошей плотностью тока короткого замыкания 16.2 мА/см2 и фактором заполнения, равным 55% [100].
Многие исследователи отмечают, что мостиковый атом углерода цикло-пентадитиофена может подвергаться окислению, как это сообщалось для по-лифлуоренов [101, 102].
По этой причине было синтезировано новое производное - дитиеноси-лол - с целью минимизировать возможность окисления с образованием кето-группы. Янг и соавт. одними из первых использовали этот сомономер для фо-товольтаических применений. Они показали, что при добавлении этилгек-сильных боковых цепей к атому кремния, получающиеся сополимеры имеют хорошую растворимость и высокий молекулярный вес (схема 40) [103].
Схема 40.
Сополимер дитиеносилола с 2,1,3-бензотиадиазолом с оптической шириной запрещенной зоны 1.45 эВ, близкой значению для аналогичного сополимера на основе циклопентадитиофена, был получен по стандартной реакции кросс-сочетания Стилле. Было установлено, что Ухх для него несколько выше (0.68 В), что привело к достижению КПД фотоэлемента 5.1% [103].
Авторы работы [104] показали, что связь С-Б1 длиннее, и тем самым проявляет меньше стерических препятствий, чем связь С-С в флуореновом ядре, что приводит к лучшему п- п взаимодействию и позволяет достичь лучшей мобильности дырок.