Со-кристаллизация как эффективный инструмент контроля оптоэлектронных свойств органических светоизлучающих полупроводников

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 20-73-10090

НазваниеСо-кристаллизация как эффективный инструмент контроля оптоэлектронных свойств органических светоизлучающих полупроводников

Руководитель Казанцев Максим Сергеевич, Кандидат химических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова Сибирского отделения Российской академии наук , Новосибирская обл

Конкурс №50 - Конкурс 2020 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-602 - Химия новых органических и гибридных функциональных материалов

Ключевые слова Органическая электроника, светоизлучающий полупроводник, люминесценция, транспорт зарядов, перенос энергии, со-кристаллизация, функциональные материалы, полевые транзисторы

Код ГРНТИ31.15.17

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Органические светоизлучающие и полупроводниковые материалы крайне востребованы в органической оптоэлектронике для использования в таких устройствах, как полевые и свето- транзисторы, светодиоды и лазеры, различные «умные» устройства и материалы. Одним из перспективных классов подобных соединений являются линейные фуран-фениленовые со-олигомеры, которые по ряду параметров превосходят свои аналоги. Так, например, фуран-фенилены демонстрируют существенно большую молекулярную жесткость, большую эффективность люминесценции и быстрый (эффективный) транспорт зарядов и экситонов. В данном проекте планируется работа по двум (взаимосвязанным и дополняющим друг друга) направлениям: систематическое исследования введения электроноакцепторных (в частности, фторных) заместителей в данные молекулы с целью получения акцепторных материалов, а также разработка инструментария молекулярного допирования и со-кристаллизации линейных малых молекул. На первом этапе проекта будет проводиться синтез и комплексное исследование физико-химических и опто-электронных свойств фуранфениленов с частичным введением атомов фтора для контроля их структуры, выявления фундаментальных закономерностей «структура-свойства» и получения наиболее эффективных и перспективных материалов для органической оптоэлектроники. Подход селективной замены атомов водорода на фтор в сопряженных ароматических системах в настоящее время является одним из передовых, и наиболее мощных инструментов улучшения кристаллической упаковки, межмолекулярных взаимодействий и, как следствие, оптоэлектронных свойств. Поэтому синтез и систематическое исследование структуры и свойств полифтор-содержащих, а также различных модифицированных линейных со-олигомеров с акцепторными заместителями является актуальной задачей. В результате выполнения проекта будет получен, охарактеризован и систематически исследован ряд фуран/фениленовых со-олигомеров с электроноакцепторными группами, установлена их структура и оптоэлектронные характеристики, проанализированы фундаментальные взаимосвязи «структура-свойства», и предложены наиболее эффективные и перспективные материалы. Второе направление работы заключается в систематическом исследовании процессов со-кристаллизации (в том числе с использованием полученных со-олигомеров с акцепторными заместителями (но не только)) и допирования органических материалов с целью разработки методологии инженерии органических светоизлучающих/полупроводниковых со-кристаллов. На основе полученной библиотеки со-олигомеров будет проведено исследование различных молекулярных пар «гость-хозяин» и донор-акцептор для получения знаний о со-кристаллизации исследуемых соединений друг с другом. Действительно, подход молекулярного допирования является одним из самых эффективных методов улучшения светоизлучающих характеристик материалов в органической электронике, однако выбор полупроводниковых кристаллов и подходящих допантов, а также выбор молекул для со-кристаллизации, как правило, осуществляется методом «проб и ошибок». В настоящем проекте впервые будет проведено систематическое исследование со-кристаллизации различных систем и установлены молекулярные параметры, влияющие на «комплементарность» различных сопряженных малых молекул для получения высоко-эффективных и низкодефектных органических со-кристаллов, а также изучены их свойства.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Казанцев М.С. Highly-Luminescent Furan/Phenylene Co-Oligomers 6th International Fall School on Organic Electronics, Book of Abstracts (год публикации - 2020)

2. Коскин И. П., Мельникова-Беккер К. С., Сонина А. А., Труханов В. А., Шумилов Н. А., Куимов А. Д., Журавлёва Ю. С., Киселева Ю. О., Шундрина И. К., Шерин П. С., Паращук Д. Ю., Казанцев М. С. Selectively Fluorinated Furan-Phenylene Co-Oligomers Pave the Way to Bright Ambipolar Light-Emitting Electronic Devices Advanced Functional Materials, Advanced Functional Materials, 2021, 2104638 (early view) (год публикации - 2021)
10.1002/adfm.202104638

3. Куимов А.Д., Беккер К.С., Шумилов Н.А., Коскин И.П., Сонина А.А., Комаров В.Ю., Шундрина И.К., Казанцев М.С. Synthetic approach for the control of self-doping in luminescent organic semiconductors Materials Chemistry Frontiers, Mater. Chem. Front., 2022, 6, 2244-2255 (год публикации - 2022)
10.1039/d2qm00345g

4. Куимов А.Д., Беккер К.С., Сонина А.А., Казанцев М.С. Host–guest molecular doping guide for emissive organic semiconductor crystals New Journal of Chemistry, New J. Chem., 2022, 46, 21257-21267 (год публикации - 2022)
10.1039/d2nj03916h

5. Сонина А.А., Куимов А.Д., Шумилов Н.А., Коскин И.П., Кардаш Т.Ю., Казанцев М.С. Additive-Assisted Perylene Polymorphism Controlled via Secondary Bonding Interactions Crystal Growth&Design, Cryst. Growth Des. 2023, 23, 4, 2710–2720 (год публикации - 2023)
10.1021/acs.cgd.2c01501

6. Труханов В.А., Куевда А.В., Доминский Д.И., Маннанов А.Л., Рыбалова Т.В., Тафеенко В.А., Сосорев А.Ю., Константинов В.Г., Казанцев М.С., Борщев О.В., Пономаренко С.А., Пшеничников М.С., Паращук Д.Ю. Strongly polarized surface electroluminescence from an organic light-emitting transistor Materials Chemistry Frontiers, Mater. Chem. Front., 2023,7, 238-248 (год публикации - 2023)
10.1039/D2QM01046A

Публикации

1. Казанцев М.С. Highly-Luminescent Furan/Phenylene Co-Oligomers 6th International Fall School on Organic Electronics, Book of Abstracts (год публикации - 2020)

Публикации

1. Казанцев М.С. Highly-Luminescent Furan/Phenylene Co-Oligomers 6th International Fall School on Organic Electronics, Book of Abstracts (год публикации - 2020)