Spectroelectrochemical techniques as modern tools for investigating charge transfer processes in conjugated polymers

Abstract

Techniki elektrochemiczne, pozwalające monitorować procesy przeniesienia ładunku, są szeroko wykorzystywane do badania związków organicznych z grupy polimerów skoniugowanych. Materiały te znajdują zastosowanie w optoelektronice i są podstawą opracowania takich urządzeń elektroniki organicznej jak nowoczesne panele fotowoltaiczne, diody elektroluminescencyjne, tranzystory polowe, okna elektrochromowe i sensory chemiczne. Właściwości tych materiałów oraz ich zmiany podczas przebiegu procesów przeniesienia ładunku są jednym z głównych tematów badań prowadzonych z wykorzystaniem technik spektroelektrochemicznych w Katedrze Fizykochemii i Technologii Polimerów Politechniki Śląskiej. Sztandarową techniką należącą do tej grupy jest spektroelektrochemia EPR-UV-Vis-NIR, pozwalająca jednocześnie śledzić zmiany właściwości optycznych układów skoniugowanych i powstawanie oraz zanik nośników ładunku. Powiązanie ze sobą tych informacji pozwala na przypisanie, obserwowanym w warstwie polimerowej, rodzajom nośników ładunku przejść elektronowych i kompleksowa dyskusja zachodzących procesów domieszkowania/ oddomieszkowania.Electrochemical analysis techniques, allowing charge transfer processes to be followed, are frequently utilised in the study of organic compounds belonging to the group of conjugated polymers. These materials are widely used in optoelectronics and are the basis for the development of organic electronics devices, such as modern photovoltaic panels, light-emitting diodes, field effect transistors, electrochromic windows and chemical sensors. The physicochemical properties of these materials and their changes in the course of charge transfer processes are one of the main topics of research, conducted with the use of spectroelectrochemical techniques, in the Department of Physical Chemistry and Technology of Polymers at the Silesian University of Technology. The leading technique belonging to this group is EPRUV- Vis-NIR spectroelectrochemistry, allowing the changes in optical properties of conjugated systems to be followed simultaneously with the generation and decay of charge carriers. Joint consideration of this information allows electronic transitions, observed in the polymer layer, to be assigned to types of charge carriers types and the processes of doping / dedoping to be comprehensively discussed