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        1. 納米纖維

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          納米纖維再發science,實現遠距離激發性電子運輸

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          納米纖維再發science,實現遠距離激發性電子運輸

          發布日期:2018-10-15 作者: 點擊:

          轉載自納米纖維及其運用


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          Long-range exciton transport inconjugated polymer nanofibers prepared by seeded growth

          基于種子生長法制備共軛聚合物納米纖維用于遠距離激發性電子的運輸

           

          作者以及單位

          第一作者:Xu-Hui Jin

          通訊作者: Ian Manners、GeorgeR. Whittell,Richard H. Friend

           

          論文摘要

          ABSTRAT

          Easilyprocessed materials with the ability to transport excitons over length scalesof more than 100 nanometers are highlydesirable for a range of light-harvesting and optoelectronic devices. We describe thepreparation of organic semiconducting nanofibers comprising a crystalline poly(di-n-hexylfluorene) core and asolvated, segmented corona consisting ofpolyethylene glycol in the centerand polythiophene at the ends. These nanofibers exhibit exciton transfer from the core tothe lower-energy polythiophene coronas in the end blocks, which occurs in thedirection of the interchain p-p stacking with very long diffusion lengths (>200 nanometers) and alarge diffusion coefficient (0.5 square centimeters per second). This is made possible bythe uniform exciton energetic landscape created by thewell-ordered, crystalline nanofibercore.

          中文摘要

          能夠在100納米以上的長度范圍內傳輸激子的容易加工的材料對于一系列的采光和光電子器件是非常理想的。我們描述了以結晶聚(二正己基芴)為核心、以溶劑化為分段電暈的有機半導體納米纖維的制備,該電暈中心為聚乙二醇,末端為聚噻吩。這些納米纖維在末端嵌段中顯示出從核心到較低能量聚噻吩的激子轉移,其發生在鏈間pp堆疊的方向上,具有非常長的擴散長度(>200納米)和大的擴散系數(0.5平方厘米/秒)。這是由良好排列結晶的納米纖維核所產生的均勻激子能量景觀所實現的。

           




          圖1.通過多步自組裝形成分段的PDHF納米纖維

          (A)說明種子生長過程和PDH和PDH的結構的示意圖;

          (B)具有分開的供體和受體域的分段B-A-B納米纖維結構的圖解;

          (C)在THF:MeOH(1:1)(橙色虛線)和未分段PDHF納米纖維(Ln =1605nm)(藍色虛線)中的QPT均聚物的歸一化吸收和未分段PDHF納米纖維的光致發光(PL)發射(Ln = 1605nm)(藍色實線),PL中的和峰分別在425nm和455nm處,插圖顯示了PDHF和QPT的能級。

           

          圖2.有機半導體納米纖維合成

           

          圖3.尺寸依賴的瞬態PL動力學和相應的擴散長度模型擬合

          (A)在不同A段長度的分段PDHF B-A-B納米纖維中PDHF PL信號(從430nm到460nm積分)的瞬態光柵PL動力學(正方形)。 PL衰減時間隨著片段長度的減小而減小,顯示出有效的轉移。實線是一維擴散模型的示例擬合,LD的長度=340nm。該系統用400nm,200-fs激光脈沖激發,對于溶液中的樣品,激發密度約為。

          (B)分段PDHF B-A-B納米纖維中QPT信號上升的相應PL動力學(平方),其在LD = 340nm的PDHF中具有相同的1D激子擴散模型(實線)和擴散長度。

          (C)溶液中PDHF-b-PEG納米纖維的瞬態光柵光譜。時間片在激發后的早期顯示光譜,激發密度為?5×。在?200fs之前存在光譜紅移,并且第一和第二振動峰的比例持續減小直到?700 fs。使用的溶劑是THF:MeOH 1:1。

          結論:在本文中,吸收系數為平均值的由共軛聚合物制成的200納米厚的薄膜將吸收98%的入射光子。這樣的擴散長度可以使得這些結構的聚合物能用于捕光設備,讓其作為天線與有限吸收的光電探測器材料耦合[如單層過渡金屬二硫屬化物];同時,這能夠讓那些基于本體異質結的有機光伏器件的雙層設計變得簡單。

          研究人員認為,這種高質量的激子傳遞性能,可能是來源于結構有序的晶態內核形成的均勻能量分布,但是更深層次的原因目前尚不可知,還需探索。 

          參考文獻:

          Xu-Hui Jin, Michael B. Price, Ian Manners, Richard H. Friend, George R. Whittell, Ian Manners et al. Long-range exciton transport in conjugated polymer nanofibers prepared by seeded growth. Science 2018, 360, 897-900.

           

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