今日Science:突破激子擴散長度-200nmPDHF纖維

【引言】

由于能量障礙約束，大多數有機薄膜半導體僅有約10nm的短激子擴散長度。相反，已知純化單晶中單重態激子的擴散范圍要大得多（高達220nm）。然而，在這些情況下，這些材料的尺寸通常是多分散的并且加入器件中有一定的問題。因此器件開發依賴于開發均勻的納米結構的能力，所述納米結構適合于處理并且能夠支持遠程激子擴散。

【成果簡介】

劍橋大學Richard H. Friend，布里斯托大學George R. Whittell，Ian Manners教授（共同通訊作者）以及第一作者Xu-Hui Jin在Science發表一篇題為“Long-range exciton transport in conjugated polymer nanofibers prepared by seeded growth”的文章。Jin等人由聚乙二醇和聚噻吩的電暈包圍的放射性芴核組成的嵌段聚合物制備納米纖維。聚芴中產生的激子不能進入聚乙二醇層，因此擴散超過200nm。這個距離可以通過改變聚乙二醇的長度來調節，該特征可能有潛力被用于有機器件如光伏發電的開發中。

【圖文導讀】

圖1 分段PDHF納米纖維多步自組裝

(a) 晶種生長過程以及PDHF₁₄-b-PEG₂₂₇?and PDHF₁₄-b-QPT₂₂結構示意圖

(b)分段B-A-B納米纖維結構

(c)均一化吸收以及光致發光發射

圖2 分段PDHF B-A-B納米纖維在溶液中的光致發光

（a）LSCM圖像，中心和末端Ln值分別為1.6μm和0.9μm

（b）具有不同A段長度的分段PDHF納米纖維的PL光譜；在1605nm樣品中直接激發QPT引起的發射尚未解決。

圖3 分段PDHF B-A-B納米纖維的瞬態光柵PL光譜和動力學

（a）具有平均A段長度為775nm的分段納米纖維溶液（0.5mg / ml）的瞬時光柵PL時間切片顯示從PDHF到QPT受體電暈的能量轉移。 由于激子湮滅和淬滅至受體，核心PDHF I0-1峰發生衰變。

（b）PDHF衰減標準化PL動力學和（A）中所示光譜的QPT信號的上升。 綠線顯示PDHF信號（430-460 nm）; 藍線表示QPT PL（530nm-630nm）。 使用的溶劑是THF：MeOH 1：1。

圖4 瞬態PL動力學尺寸依賴性和相應的擴散長度模型擬合

（a）PDHF PL信號（430nm-460nm）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

（b）QPT信號上升的相應PL動力學（正方形）

（c）溶液中PDHF-b-PEG納米纖維的瞬態光柵光譜

【小結】

溶液中的光譜測量表明，這些納米結構在臨界長度尺度上表現出與在共軛聚合物中的光吸收長度相當的遠程激子輸運，并且這由PDHF核心中的高度結構順序實現。 這種擴散長度可以使得采用這些聚合物結構作為天線的光捕獲裝置與有限吸收的光檢測器材料相耦合。

文獻鏈接：Long-range exciton transport in conjugated polymer nanofibers prepared by seeded growth（Nature, 2018, DOI:10.1126/science.aar8104）

本文由材料人編輯部金屬組liunian供稿，材料牛編輯整理。

材料牛網專注于跟蹤材料領域科技及行業進展，這里匯集了各大高校碩博生、一線科研人員以及行業從業者，如果您對于跟蹤材料領域科技進展，解讀高水平文章或是評述行業有興趣，點我加入材料人編輯部。

歡迎大家到材料人宣傳科技成果并對文獻進行深入解讀，投稿郵箱tougao@cailiaoren.com。

投稿以及內容合作可加編輯微信：cailiaokefu，我們會邀請各位老師加入專家群。