Nye strukturelle detaljer om det specifikke arrangement af atomer i konjugerede polymerer

Avancerede røntgenteknikker har afsløret nye strukturelle detaljer om det specifikke arrangement af atomer i konjugerede polymerer, en vigtig klasse materialer, der bruges i lysdioder, organiske solceller, transistorer, sensorer og termoelektriske enheder.

Konjugerede polymerer er organiske makromolekyler med en usædvanlig elektronisk struktur, en rygrad med skiftende enkelt- og dobbeltbindinger, hvilket giver interessant, nyttige optiske og elektriske egenskaber.

På grund af et niveau af uorden i arrangementet af atomer i konjugerede polymerer, brug af direkte metoder, såsom konventionel røntgendiffraktion, afslører kun begrænsede oplysninger.

Forskere fra Monash University ledet af prof. Christopher McNeill, i samarbejde med amerikanske samarbejdspartnere på Brookhaven National Laboratory, har vist, at resonant røntgendiffraktion udført ved røntgenenergier, der resonerer med svovlatomer i polymeren, kan skelne mellem forskellige typer pakningsstrukturer i konjugerede polymerer.

Undersøgelsen blev offentliggjort i Journal of the American Chemical Society og tjente en indvendig bagside af publikationen.

Instrumentforsker Dr. Lars Thomsen sagde, at nærkantsabsorptionsfinstruktur (NEXAFS) spektroskopi udført på Soft X-ray-spektroskopi-strålelinjen ved den australske Synchrotron gav spektroskopisk information, der var nødvendig for analysen af ​​resonansdiffraktionsdataene.

Thomsen har samarbejdet om strukturel undersøgelse af konjugerede polymerer ved hjælp af synkrotronteknikker med McNeill, Professor i materialevidenskab og teknik ved Monash University i mange år.

Resonansdiffraktionsmålingerne blev udført på NSLS-II på Brookhaven National Lab i USA af første forfatter Guillaume Freychet.

"Konjugerede polymerer har en ringstruktur, som benzen, med orbitaler, der kommer ud over og under ringene. Elektronerne bevæger sig gennem orbitalerne, "forklarede Thomsen.

"Hvis du har en enhed, der har et par elektroder på hver side og et konjugeret polymerlag imellem, du vil have alle polymererne orienteret i samme retning, så elektronerne kan bevæge sig frit fra den ene elektrode til den anden, " han tilføjede.

"NEXAFS kan give dig informationen om polymerernes justering i forhold til overfladen, " han sagde.

"Når du bruger organiske polymerer i en enhed, det er vigtigt at justere molekylerne på en bestemt måde for at få den bedste ydeevne, "forklarede Thomsen.

Thomsen sagde, at energiområdet for eksperimentet var lidt ud over det, der normalt bruges på instrumentet, men de var i stand til at erhverve data med gode resultater.