Latent Photoinduced Oxygen Doping Revealed from Emission Saturation of Aggregated Domains in Conjugated Polymer Nanofibers
Latent Photoinduced Oxygen Doping Revealed from Emission Saturation of Aggregated Domains in Conjugated Polymer Nanofibers
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共轭聚合物纳米纤维中聚集域的发射饱和揭示了潜在的光诱导氧掺杂
DOI：
10.1002/aelm.202000265
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发表时间：
2020
影响因子：
6.2
通讯作者：
Grey, John K.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Walwark, Jr., David J.;Martin, Jr., Thomas P.;Grey, John K.
通过与氧络合的共轭聚合物的光诱导氧化（掺杂）可以对器件环境中的电子性质和性能具有显著影响。聚（3-己基噻吩）（P3 HT）的纳米纤维模型形式的研究，使用单分子光谱，具有类似的形态质量作为其散装薄膜对应物，但异质性被限制在这些颗粒的空间尺寸。具体而言，P3 HT纳米纤维组装在苯甲醚溶液中含有聚集和非聚集（无定形）链具有不同的电子特性。激发强度相关的光致发光（PL）发射成像，然后用于曝光光激发时的氧亲和力和反应性的差异。具有低PL产率的纳米纤维区域倾向于显示更快的PL强度饱和，其在高激发强度浸泡的时段之后也更快地退化。相反，其他区域显示PL强度的增益并且几乎没有饱和。这些PL的“增益”和“失败者”的行为被分配为起源于无定形和聚集的P3 HT链，分别。聚集链进行潜氧掺杂的明显倾向表明可能由于在这些结构中的电子离域的更大程度的更大的亲和力。结果揭示了新的光降解因素研究经常在散装材料的水平，往往缺乏足够的敏感性，具体的结构形式。
Photoinduced oxidation (doping) of conjugated polymers by complexation with oxygen can have a significant impact on electronic properties and performance in device environments. Nanofiber model forms of poly(3‐hexylthiophene) (P3HT) are investigated using single molecule spectroscopy that possess similar morphological qualities as their bulk thin film counterparts yet, heterogeneity is confined to the spatial dimensions of these particles. Specifically, P3HT nanofibers assembled in anisole solutions contain both aggregated and nonaggregated (amorphous) chains with distinct electronic properties. Excitation intensity dependent photoluminescence (PL) emission imaging is then used to expose differences in oxygen affinity and reactivity upon photoexcitation. Nanofiber regions with low PL yields tend to show faster PL intensity saturation that also degrade much faster following periods of high excitation intensity soaking. Conversely, other regions show gains in PL intensity and virtually no saturation. These PL “gainer” and “loser” behaviors are assigned as originating from amorphous and aggregated P3HT chains, respectively. The apparent propensity of aggregated chains to undergo latent oxygen doping indicates a greater affinity probably due to a larger extent of electronic delocalization in these structures. The results shed new light on degradation factors studied frequently at the bulk material level, which often lacks sufficient sensitivity to specific structural forms.
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