Аналитика

Направленный фотоиндуцированный перенос зарядов в органических наноструктурах.

А. С. Алексеев, Х. Лемметюйнен, Н. В. Ткаченко

Институт общей физики им. А.М. Прохорова, Российская Академия Наук,

119991 Москва, ул. Вавилова 38, Российская Федерация.

Отделение химии и биоинженерии, Технологический Университет Тампере,

P.O.Box 541, FI-33101 Tampere, Finland

На протяжении последних десяти лет изучению направленного фотоиндуцированного переноса электрона в органических донорно-акцепторных диадах уделяется повышенное внимание. Свойства электронного переноса изучаются в различных донорно-акцепторных молекулярных системах с целью использования тонкопленочных молекулярных структур для преобразования солнечного света в электрическую энергию. Изготавливать пленки с однородной ориентацией донорно-акцепторных диад в монослое позволяет техника Ленгмюра-Блоджетт. При фотовозбуждении в такой пленке может происходить первичное
разделение зарядов между донорной и акцепторной частями молекул диады. Фуллерены, являющиеся превосходными акцепторами для электронов, часто используются при проведении синтеза донорно-акцепторных диад. В таких диадах фуллерены ковалентно связаны с электронными донорами (порфиринами, фталоцианинами и др.). Мы изучали фотоиндуцированный внутримолекулярный и межслойный перенос электрона в пленках Ленгмюра-Блоджетт (ЛБ) и Ленгмюра-Шеффера (ЛШ) различных донорно-акцепторных молекул. Для измерения фото-вольтаических откликов образцов применялся метод максвелловского заряда смещения с временным разрешением (МЗС). В ЛБ пленках молекулы диад были смешаны с нейтральными молекулами матрицы. ЛШ монослои полностью состояли из активных молекул диады. В многослойных структурах монослои, сформированные из молекул политиофена и фталоцианина (свободное основание) служили в качестве вторичных электронных доноров. Фото-вольтаические сигналы, возникавшие в результате импульсного лазерного возбуждения, свидетельствовали о перемещении заряда в пленке в направлении перпендикуляра к плоскости образца, а знак сигнала зависел от ориентации донорно-акцепторных комплексов по отношению к поверхности подложки. МЗС метод позволял получать прямую информацию о фотоиндуцированном смещении заряда в пленке с временным разрешением около 10 нс.  Амплитуды сигналов были прямо пропорциональны количеству зарядов и величине их смещения в направлении перпендикуляра к поверхности пленки. Затухание сигнала во времени определялось процессом рекомбинации состояния с разделенными зарядами в исследуемых пленках. Величина относительной чувствительности образца к возбуждающему лазерному излучению (В·см2/мДж) возрастала более чем на три порядка при переходе от ЛБ образца с монослоем молекул диады, смешанных с нейтральными молекулами матрицы (1:9), к ЛШ образцу, полностью сформированному из активных молекул диады.

Для определения способности синтезированных донорно-акцепторных молекул и пленочных структур, приготовленных на их основе, к осуществлению реакции фотоиндуцированного переноса электрона были использованы оптические и фотоэлектрические методы исследования.

Важными областями применения эффекта появления фото-вольтаических откликов при переносе электрона в молекулярных наноструктурах могут стать органические солнечные батареи, фото-вольтаические устройства , а также химические и биохимические сенсоры.

Архив материалов
2011 | 2010 | 2009 | 2008

Новые материалы

Разработка сайта - Astronim*
Разработка сайта
Astronim*