15
Raport Stiintific privind implementarea proiectului: Polirotaxani pe baza de polimeri conjugati pentru aplicatii in micro- optoelectronica (Proiect PN-II-ID-PCE-2011-3-0035) in etapa V/2016 Director proiect, Dr. Aurica Farcas Membri: 1. Dr. Ana-Maria Resmerita 2. Dr. Iuliana Stoica-c.m. 3. Dr. Stefanache Andreea Craita - c.m. 4. Drd. Mihaela Balan 1

Raport Stiintific Polirotaxani pe baza de polimeri ... · PDF filedeterminarea constantelor de stabilitate prin UV-Vis sau H RMN . I.2.4 Sinteza polirotaxanilor de tipul poli ... Schema

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Raport Stiintific Polirotaxani pe baza de polimeri ... · PDF filedeterminarea constantelor de stabilitate prin UV-Vis sau H RMN . I.2.4 Sinteza polirotaxanilor de tipul poli ... Schema

 

 

Raport Stiintific

privind implementarea proiectului:

Polirotaxani pe baza de polimeri conjugati pentru aplicatii in micro-

optoelectronica

(Proiect PN-II-ID-PCE-2011-3-0035)

in etapa V/2016

Director proiect,

Dr. Aurica Farcas Membri:

1. Dr. Ana-Maria Resmerita

2. Dr. Iuliana Stoica-c.m.

3. Dr. Stefanache Andreea Craita - c.m.

4. Drd. Mihaela Balan

1

Page 2: Raport Stiintific Polirotaxani pe baza de polimeri ... · PDF filedeterminarea constantelor de stabilitate prin UV-Vis sau H RMN . I.2.4 Sinteza polirotaxanilor de tipul poli ... Schema

2

I. Obiectivele proiectului in etapa V-2016:

Proiectul "Polirotaxani pe baza de polimeri conjugati pentru aplicatii in opto-electronica",

etapa V-2016, a avut propuse 2 obiective principale:

I.1 Studiul de aplicabilitate ale polirotaxanilor statistici pe baza de fluorena cu grupe

donoare si acceptoare obtinuti in etapa 2014, cu activitatea:

I.1.1 Testarea preliminara polimerilor privind aplicabilitatea in dispozitive electrooptice

I.2 Sinteza poli(9,9-dioctilfluorena-alt-2,7-fluorena polirotaxanului /persililata β- si γ-

ciclodextrina), cu urmatoarele activitati:

I.2.1 Sinteza si caracterizarea β si γ-ciclodextrinelor persililate

I.2.2 Sinteza compusilor de incluziune persililata β-ciclodextrina si 2,7'-dibromo-fluorena si

determinarea constantelor de stabilitate prin UV-Vis sau H RMN

I.2.3 Sinteza compusilor de incluziune persililata γ-ciclodextrina si 2,7'-dibromo-fluorena si

determinarea constantelor de stabilitate prin UV-Vis sau H RMN

I.2.4 Sinteza polirotaxanilor de tipul poli (9,9-dioctilfluorena-alt-2,7-fluorena/persililata β-

sau γ-ciclodextrina)

I.2.5 Determinarea unghiurilor de contact si a energiei de suprafata a filmelor polimerice

sintetizate I.2.6 Determinarea caracteristicilor morfologice de suprafata a filmelor polimerice prin

AFM I.2.7 Determinarea proprietatilor optice prin UV-Vis, fluorescenta si eficienta fluorescentei

in solutie si in film a polimerilor sintetizati

I.2.8 Evaluarea proprietatilor redox: HOMO, LUMO, banda energetica precum si a

potentialului de reducere si oxidare a filmelor polimere

I.2.9 Testarea aplicativa in dispozitive electrooptice

II. Rezultate obtinute in etapa V/2016

In cadrul proiectului "Polirotaxani pe baza de polimeri conjugati pentru aplicatii in opto-

electronica", etapa V/2016, au fost dezvoltate urmatoarele obiective si activitati:

II.1. Testarea din punct de vedere aplicativ ale polirotaxanilor statistici pe baza de

fluorena cu grupe donoare si acceptoare, obtinuti in etapa 2014

Pentru realizarea acestui obiectiv au fost parcurse urmatoarele activitati principale:

II.1.1. Sinteza si caracterizarea copolimerilor continand unitati donoare (4,4′-dibrom-4′′-

metiltrifenilamina) si acceptoare (2,7-dibrom-9-dicianometilenfluorena) distribuite statistic pe

lantul de poli(9,9-dioctilfluorena)

Page 3: Raport Stiintific Polirotaxani pe baza de polimeri ... · PDF filedeterminarea constantelor de stabilitate prin UV-Vis sau H RMN . I.2.4 Sinteza polirotaxanilor de tipul poli ... Schema

Sinteza copolimerilor a fost realizata, prin policondensarea oxidativa dintre 9,9-

dioctilfluorena-2,7-bis(trimetilenborat) (DOF) cu 4,4′-dibrom-4′′-metiltrifenilamina (TPA)

(molecula donoare) si 2,7-dibrom-9-(dicianometilen)fluorena (DCF) (molecula acceptoare), atat

in stare libera, sau ca molecula inclusa in cavitatile interioare ale γCD native (1a), persililata β-

CD (1b) si persililata γ-CD (1c). Structurile chimice ale monomerilor si copolimerilor pe baza

de derivati de fluorena, cu unitati donoare si acceptoare distribuite statistic pe lantul de poli(9,9-

dioctilfluorena), sunt prezentate in Fig. 1.

Fig. 1. Structurile chimice ale copolimerului de referinta 1, copolimerii polirotaxanici continand

γ-CD (1a), β- sau γ-CD persililata (1b si 1c)

II.1.2. Studiul proprietatilor optice

Proprietatile optice ale polirotaxanilor cat si a copolimerilor de referinta, atat sub forma de

filme subtiri depuse pe substaturi de sticla, cat si in solutii diluate de THF, au evidentiat absorptii in

domeniul albastru, Tabelul 1.

Tabel 1. Proprietatile optice ale copolimerilor 1, 1a, 1b si 1c sub forma de filme subtiri depuse pe sticla

Sample λabsa

(nm) λem

b

(nm) ΦPL

c

(%) τ1

d

(ns) τ2

d

(ns) ΔEg

e

(eV)

1 383 418, 531 7.0 0.88 1.56 2.98

1a 380 437 19.0 -f -f 2.94

1b 385 418, 530 17.6 1.03 - 2.88

1c 383 419, 527 16.3 1.14 - 2.90

3

Page 4: Raport Stiintific Polirotaxani pe baza de polimeri ... · PDF filedeterminarea constantelor de stabilitate prin UV-Vis sau H RMN . I.2.4 Sinteza polirotaxanilor de tipul poli ... Schema

a Absorptia in film; b Emisia in film; c Randamentul fluorescentei in solutie de THF, determinata prin utilizarea ca standard a 9,10-difenilantracenului (ΦPL = 93%); d) Timp de viata; e Energia de banda determinata prin voltametrie ciclica; f Nedeterminat.

Deplasare hipsocromica (λ=2 nm) in spectrul de absorptie a filmelor polirotaxanice, comparativ cu

cele in solutie, (Fig. 2), confirma reducerea agregarilor intermoleculare a polirotaxanilor conjugati,

sugerand faptul ca aceste materiale pot fi utilizate ca materiale emisive in optoelectronica.

Fig. 2. Spectrul de absorptie

normalizat a polirotaxanului 1b in

CHCl3 (rosu) si in film (negru)

II.1.3. Proprietati electrochimice

Proprietatile electrochimice au fost investigate prin voltametrie ciclica. Conform rezultatelor

obtinute, se poate concluziona faptul ca toata gama copolimerilor sintetizati, atat cei

polirotaxanici cat si cei de referinta, prezinta posibilitatea de dopare p si n, Fig. 3.

Fig. 3. Voltametrie ciclica ale filmelor polimere depuse pe electrod de platina in solutie 0.1

M de TBAPF6/ACN

4

Page 5: Raport Stiintific Polirotaxani pe baza de polimeri ... · PDF filedeterminarea constantelor de stabilitate prin UV-Vis sau H RMN . I.2.4 Sinteza polirotaxanilor de tipul poli ... Schema

Din studiile de voltametria ciclica, s-au determinat valorile nivelelor energetice HOMO si LUMO

precum si cele ale energiilor de banda, Fig. 4.

Fig. 4. Diagrama energetica HOMO/LUMO a filmelor polimere 1 si 1a interpuse intre ITO

si Al (stanga) si ITO si poli(3,4-etilendioxitiofen):poli(stirensulfonat) (PEDOT:PSS) si Al

(dreapta)

II.1.4. Studiul proprietatilor morfologice

Morfologia de suprafata a filmelor polimere a fost studiata prin AFM, Fig. 4.

Fig. 4. Imaginile AFM ale copolimerului de referinta 1 (a, a′) si a copolimerului

polirotaxanic 1a (b, b′)

Din punct de vedere al morfologiei de suprafata, polimerul de referinta 1 prezinta formatiuni

globulare cu o tendinta accentuata de aglomerare, Fig. 4 a, a′. Morfologia filmelor polirotaxanice,

precum si valorile parametrilor de suprafata au indicat suprafate mult mai uniforme si valori mai

mici ale exponentului de rugozitate, Fig. 4 b, b′.

5

Page 6: Raport Stiintific Polirotaxani pe baza de polimeri ... · PDF filedeterminarea constantelor de stabilitate prin UV-Vis sau H RMN . I.2.4 Sinteza polirotaxanilor de tipul poli ... Schema

Studiul comparativ al proprietatilor electrofizice si de aplicabilitate ale polirotaxanilor

statistici pe baza de fluorena cu grupe donoare si acceptoare, a evidentiat urmatoarele aspecte:

(1) Formarea structurilor polirotaxanice prin utilizarea de persililata β- sau γ-ciclodextrina

imbunatateste solubilitatea, posibilitatea de obtinere a filmelor transparente pe diferite suporturi si

creste temperatura de tranzitie sticloasa;

(2) Fluorescenta prezinta structuri vibronice, iar timpul de viata este monoexponential, ceea ce

confirma reducerea agregarilor intermoleculare;

(3) Proprietatile redox investigate prin CV, si nivelele energetice HOMO/LUMO, au confirmat ca

aceste materiale pot fi utilizate ca materiale emisive in optoelectronica.

II.1.5. Studiul de aplicabilitate ale polirotaxanilor statistici pe baza de fluorena cu grupe

donoare si acceptoare in celule fotovoltaice

In aceasta etapa de derulare a proiectului, au fost investigati din punct de vedere al

proprietatilor optice, morfologice si de aplicabilitate ca materiale emisive in dispozitive electro-

optice, polirotaxanii statistici pe baza de fluorena cu grupe donoare si acceptoare in celule

fotovoltaice, si polimerii de referinta. Fig. 5 prezinta 4 tipuri de celule fotovoltaice: 3 continand

structuri polirotaxanice, iar una polimerul non-rotaxanic. In toate celulele investigate, filmele

polirotaxanice (materiale donoare) au fost amestecate in raport de 1/1, 1/2 si 1/4 cu materialul

acceptor PCBM[70], care au fost interpuse prin spin-coating intre suportul sticla/ITO/PEDOT/PSS

(anod) si LiF/Al (catod), Fig. 5.

6

Fig. 5. Curbele I-V ale celulelor fotovoltaice investigate continand

ITO/PEDOT:PSS/Polymer/PCBM70 (1/1, 1/1 si 1/4 w/w)/LiF/Al

-2.0E-03

-1.5E-03

-1.0E-03

-5.0E-04

0.0E+00-0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

V on ITO

J, A

/cm

2

510 2pv

518 2pv520 1pv

508 3pv

510 ITO/PEDOT/1b : PCBM70 (1:1) /LiF/Al    518 ITO/PEDOT/1b : PCBM70 (1:2) /LiF/Al    520 ITO/PEDOT/1b : PCBM70 (1:4) /LiF/Al    508 ITO/PEDOT/1 : PCBM70 (1:1) /LiF/Al      

Page 7: Raport Stiintific Polirotaxani pe baza de polimeri ... · PDF filedeterminarea constantelor de stabilitate prin UV-Vis sau H RMN . I.2.4 Sinteza polirotaxanilor de tipul poli ... Schema

7

Caracteristicile fotovoltaice ale celulelor investigate, sunt prezentate in Tabel 2.

Tabel 2. Caracteristicile fotovoltaice determinate din curbele J-V ale celulelor pe baza de

copolimer polirotaxanic continand β-CD persililata (1b), si a copolimerului de referinta 1

Donor:acceptor Jsc

(mА/сm2)

Voc

(V)

FF

(%)

PCE

(%)

1b/PCBM70 (1/2) 8.36 0.56 31.9 1.23

1b/PCBM70 (1/2) 8.59 0.59 38.2 1.48

1b/PCBM70 (1/4) 8.79 0.57 40.6 1.92

1/PCBM70 (1/1) 2.19 0.56 31.9 0.40

Ca urmare a rezultatelor de investigare, privind posibilitatea de aplicabilitate in

dispozitive fotovoltaice, trebuie subliniat faptul ca abordarea materialelor polirotaxanice, ca

structuri noi si de actualitate in literatura de specialitate, a permis obtinerea de valori

imbunatatite ale celulelor fotovoltaice utilizand [6,6]-phenyl-C70-butyric acid methyl ester

(PC70BM) ca material acceptor, in loc de [6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester

(PC61BM).

OBS. Trebuie mentionat faptul ca acesti compusi au prezentat foarte bune rezultate

prin exploatarea in celulele solare utilizand perovskite si Au drept catod. Dupa finalizarea

investigarii structurilor polirotaxanice, rezultatele obtinute vor face obiectul, fie a unei

propuneri de brevet sau publicarea unei lucrari stiintifice in reviste ISI, ce va contine

acknowledgements la proiect.

II.2. Sinteza poli(9,9-dioctilfluorena-alt-2,7-fluorena/persililata β- sau γ-CD) polirotaxani

copolimeri

II.2.1. Sinteza poli(9,9-dioctilfluorena-alt-2,7-fluorena/persililata β- sau γ-CD)

Sinteza s-a realizat prin reactia de condensare Suzuki dintre 2,7-dibromofluorena inclusa in

cavitatile de persililata β- sau γ-CD cu 9,9-dioctylfluorene-2,7-diboronic acid bis(1,3-propanediol)

ester, Schema 1.

Page 8: Raport Stiintific Polirotaxani pe baza de polimeri ... · PDF filedeterminarea constantelor de stabilitate prin UV-Vis sau H RMN . I.2.4 Sinteza polirotaxanilor de tipul poli ... Schema

Scheme 1. Sinteza poli(9,9-dioctilfluorena-alt-2,7-fluorena/persililata β- sau γ-CD)

polirotaxani copolimeri

Structurile chimice ale polimerilor sintetizati au fost confirmate prin spectroscopia IR si RMN.

II.2.2 Proprietati optice

Spectrele de absorbtie si emisie ale polimerilor cu si fara arhitectura rotaxanica, sunt redate

in Fig. 6. Din spectrele de absorptie se poate observa ca PF si PF-βCD prezinta un pic de absorptie

la 373 nm, comparativ cu PF-γCD care prezinta o deplasare batocromica de 6 nm. Din spectrele de

emisie se pot distinge 2 emisii la ~430 nm si ~460 nm asociate cu o banda larga de emisie la ~550

nm, atribuite emisiei excitonice, Fig. 6.

8

300 400 500 600 700

PF PF-βCD PF-γCD

Nor

m. A

bsor

banc

e

PF PF-βCD PF-γCD

Nor

m. P

L in

tens

ity

Wavelength (nm)

Fig. 6. Spectrele de absorptie si emisie ale

polirotaxanilor PF-βCD, PF-γCD si a polimerului de

referinta PF in film

Page 9: Raport Stiintific Polirotaxani pe baza de polimeri ... · PDF filedeterminarea constantelor de stabilitate prin UV-Vis sau H RMN . I.2.4 Sinteza polirotaxanilor de tipul poli ... Schema

9

Eficienta fluorescentei (PL) in film, precum si timpii de viata ale filmelor polimere au fost

de asemenea investigate, iar rezultatele sunt prezentate in Tabel 3.

Tabel 3. Timpii de viata si PL filmelor polimere investigate

Polimer τ1 (ns) τ2 (ns) τ3 (ns) PL (%)

PF 0.8 (24)% 2.2 (57%) 6.1 (19%) 7

PF-βCD 1.1 (26%) 2.9 (60%) 6.3 (14%) 10

PF-γCD - 2.6 (28%) 6.3 (72%) 17

II.2.3 Evaluarea proprietatilor electrochimice

Din voltametria ciclica s-au determinat valorile energiei de banda precum si cele ale nivelelor

energetice HOMO si LUMO, care au prezentat valori mai mici pentru polimerii polirotaxanici

comparativ cu polimerul de referinta PF, Tabel 4.

Tabel 4. Caracteristicile electrochimice ale polirotaxanilor PF-βCD, PF-γCD si a polimerului de referinta PF

Polimer HOMO (eV)

LUMO (eV)

ΔEg

PF 2.81 5.88 3.07

PF-βCD 3.06 5.98 2.92

PF-γCD 3.11 5.96 2.85

Se poate observa ca prezenta macrociclului TMS-βCD si TMS-γCD in arhitecturile

rotaxanice afecteaza mai mult energia LUMO decat HOMO, conducand astfel la valori mai mici a

energiei de banda, Tabel 4.

In urma acestor investigatii se pot concluziona urmatoarele aspecte:

(1) Fluorescenta prezinta origini vibronice, cu timpi de viata care nu prezinta numai alura

mono- sau bi-exponentiala;

(2) Proprietatile redox investigate prin CV, indica posibilitatea de dopare p si n, ceea ce

corespunde scopului de utilizare propus;

(3) Valorile nivelelor energetice HOMO/LUMO si a energiei de banda (ΔEg), ne-a sugerat

ideea ca aceste materiale pot fi testate preliminar, ca materiale emisive in constructia de

PLED-uri.

II.2.4 Testarea ca materiale emisive in PLED-uri

Polimerii sintetizati au fost preliminar investigati ca materiale emisive in constructia de

PLED-uri. Fig. 7, prezinta compozitia PLED-urilor, unde filmele polimere emisive au fost interpuse

prin spin-coating intre ITO (anod) si Ca sau Al (catod) (ITO/PEDOT:PSS/polymer/Ca/Al).

Page 10: Raport Stiintific Polirotaxani pe baza de polimeri ... · PDF filedeterminarea constantelor de stabilitate prin UV-Vis sau H RMN . I.2.4 Sinteza polirotaxanilor de tipul poli ... Schema

3.0 eV

10

0 5 10 15 20 25

10-12

10-10

10-8

10-6

10-4

10-2

100

102

J (m

A/c

m2 )

V(V)

100

102

104

106

PF PF-βCD PF-γCD

Lum

inan

ce (C

d/m

2 )

Fig. 7. Reprezentarea schematica a dispozitivului PLED investigat

II.2.5 Caracteristicile PLED-urilor

Fig. 8 si Tabel 5, indica caracteristicile dispozitivelor optice ale polimerii investigati.

Fig. 8. Variatiile densitate curent-voltaj

(J-V) caracteristice poli(9,9-dioctilfluorena-

alt-2,7-fluorena/persililata β- sau γ-CD) si

ale polimerul de referinta in functionarea

PLED-urilor

Tabel 5. Performantele de electroluminiscenta ale poli(9,9-dioctilfluorena-alt-2,7-

fluorena/persililata β- sau γ-CD) si ale polimerului de referinta

Polimer Eficiența cuantică

externă (EQE)

%

Luminiscenta

maxima (L)

(Cd/m2)

Voltaj

(V)

PF 0.6 8 4.9

PF-βCD 0.5 13 8.0

PF-γCD 1.1 100 9.3

4.75 eV 5.2 eV

PEDOT:PSS

polimer Al catod

4.2 eV Ca

2.8 eV

ITO anod

Page 11: Raport Stiintific Polirotaxani pe baza de polimeri ... · PDF filedeterminarea constantelor de stabilitate prin UV-Vis sau H RMN . I.2.4 Sinteza polirotaxanilor de tipul poli ... Schema

OBS. Dupa cum se poate observa din Tabel 5, polimerii investigati au prezentat slabe

performante, utilizand structura ITO/PEDOT:PSS/polymer/Ca/Al. In vederea imbunatatirii

performantelor diodelor luminiscente, s-au decis urmatoarele modificari:

1) Utilizare perovskite in loc de PEDOT:PSS;

2) Schimbarea naturii catodului (Ca sau Al) cu Au;

3) Sinteza de aceleasi structuri polirotaxanice, dar utilizand cucurbit[7]uril (CB7) drept

macrocicluri.

Luand in considerare, rezultatele fotofizice si morfologice obtinute pentru copolimerii

alternanti pe baza de 9,9-dioctilfluorena/bitiofen continand CB7, desi in afara obiectivelor pe

etapa 2016, am sintetizat si am raportat poli(9,9-dioctilfluorena-alt-2,7-fluorena/CB7)

polirotaxani, Scheme 2.

Schema 2. Sinteza poli(9,9-dioctilfluorena-alt-2,7-fluorena/CB7) polirotaxan si copolimerul

de referinta

Trebuie mentionat faptul ca, in cazul utilizarii CB7 in sinteza de polirotaxani, s-au obtinut

compusi de incluziune a caror constanta de stabilitate (Ka), masurata prin titrare UV-vis, in apa, a

fost de 9.5 × 103 M–1, mult mai mare decat in cazul utilizarii derivatilor de ciclodextrina, Fig. 9.

Fig. 9. Modificarile in absorptia UV-vis prin cresterea concentratiei de CB7 (a); b) DFT-structura

optimizata a compusului de incluziune (b) 11

Page 12: Raport Stiintific Polirotaxani pe baza de polimeri ... · PDF filedeterminarea constantelor de stabilitate prin UV-Vis sau H RMN . I.2.4 Sinteza polirotaxanilor de tipul poli ... Schema

Studiul comparativ al proprietatilor fotofizice si de utilizare ale acestui polirotaxan, au

evidentiat urmatoarele aspecte:

1. Formarea structurilor polirotaxanice prin utilizarea CB7, imbunatateste solubilitatea in apa a

polifluorenelor, posibilitatea de obtinere a filmelor transparente pe diferite suporturi, si creste

temperatura de tranzitie sticloasa;

2. Fluorescenta prezinta structuri vibronice, iar timpul de viata este monoexponential, ceea ce

confirma reducerea agregarilor intermoleculare;

3. Proprietatile redox investigate prin voltametrie ciclica, au indicat posibilitatea de dopare p si

n, atat in faza de oxidare cat si cea de reducere, Fig. 10;

4. Nivelele energetice HOMO/LUMO comparativ cu ITO (anod) si Al (catod) au indicat mai

bune performante in constructia de PLED-uri.

Fig. 10. Voltametria ciclica a polirotaxanului cu CB7 in 0.1 M solutie de (TBAClO4)/ACN si

nivelele energetice (HOMO/LUMO) comparativ cu ITO (anod) si Al (catod)

De remarcat faptul ca, aceasta noua gama de structuri polirotaxanice, a indicat o imbunatatire a

proprietatilor optice, electrochimice, si morfologice, comparativ cu polirotaxanii pe baza de derivati

de ciclodextrina si cei de referinta. Investigatiile privind utilizarea acestor materiale emisive in

constructia de diode electroluminiscente, este in curs de finalizarea la Universitatea Jacobs din

Germania, iar rezultatele preliminare au indicat valori superioare ale eficientei.

III. Concluzii finale

In etapa V-2016 de desfasurare a proiectului ID-PCE-2011-3-0035 au fost sintetizate,

caracterizate si investigate din punct de vedere al proprietatilor fotofizice si de utilizare, urmatoarele

clase de polirotaxani conjugati, si polimerii lor de referinta:

(a) copolimeri pe baza de dicianofluorena (unitate acceptoare) inclusa in cavitatile interioare ale

ciclodextrinei native (γ-CD) si a derivatilor lor permodificati (TMS-βCD si TMS-γCD) (TMSβCD

12

Page 13: Raport Stiintific Polirotaxani pe baza de polimeri ... · PDF filedeterminarea constantelor de stabilitate prin UV-Vis sau H RMN . I.2.4 Sinteza polirotaxanilor de tipul poli ... Schema

13

si 4,4′-dibrom-4′′-metiltrifenilamina (unitate donoare) distribuite statistic pe lantul de poli(9,9-

dioctilfluorena);

(b) poli(9,9-dioctilfluorena-alt-2,7-fluorena) polirotaxani cu TMS-βCD, TMS-γCD;

(c) poli(9,9-dioctilfluorena-alt-2,7-fluorena) polirotaxani cu CB7.

Testarea din punct de vedere aplicativ, concluzioneaza urmatoarele aspecte:

1. Deoarece electrodul negativ injecteaza electroni in filmul polimeric, iar cel pozitiv golurile, ambii

electrozi trebuiesc selectati, testati preliminar, si alesi corespunzator functie de natura stratului

polimeric emisiv;

2. In experimentele noastre, s-a folosit ITO drept anod, avand proprietatea de a fi optic transparent;

3. Drept catod, s-a utilizat in principal electrodul de Ca, Al si Au, care au permis electronilor si

golurilor de a fi transportati prin catena polimera emisiva;

1. PLED-uri cu buna eficienta au fost obtinute, utilizand polirotaxani cu CB7;

4. Toti polirotaxanii investigati, desi au prezentat o eficienta mai mare in solutii decat in filme, ea

este mai buna, comparativ cu polimerii de referinta (nerotaxanici). Valorile superioare ale eficientei,

pentru polirotaxanii investigati, denota rolul incapsularii in diminuarea interactiunilor

intermoleculare, implicit in efectul "solid-state quenching";

Ca urmare a rezultatelor de investigare privind posibilitatea de aplicabilitate in dispozitive

electrooptice, mentionam faptul ca, in aceasta etapa am reusit sa punem la punct studiile teoretice

privind efectul luminos produs de aceste structuri complexe si sa le comparam cu cele ale

polimerilor de referinta .

5. Se continua testarea acestor polirotaxani, utilizand noi structuri de tipul

ITO/PEDOT:PSS/Polymer/PCBM70 LiF/Al sau ITO/perovskite/Au.

Trebuie mentionat inca o data faptul ca, desi neinclusi in planul de realizare pe etapa V-2016

copolimerii pe baza fluorena/CB7, au condus la polirotaxani cu proprietati fotofizice mult

imbunatatite comparativ cu polirotaxanii pe baza de derivati ai ciclodextrinelor, si cu perspective

deosebit de interesante pentru aplicatii in optoelectronica. Rezultatele investigarilor vor fi incluse

intr-un patent, ce va fi elaborat in colaborare cu partenerii externi.

Rezultatele cercetarilor efectuate in cadrul acestei etape, ne-a permis dezvoltarea si

testarea polirotaxanilor conjugati, si continuarea cercetarii colaborative cu specialistii din Franta,

Germania si Anglia, interesati la fel ca si noi, de posibilitatea de aplicare in micro-optoelectronica.

Prin rezultatele obtinute in aceasta etapa de desfasurare a proiectului, cu toate mijloacele de

investigare existente, atat in tara cat si cu sprijinul colaboratorilor externi, s-a demonstrat, dupa

cum era de asteptat ca, proiectul se inscrie intr-o directie de actualitate, si confirma aplicatii certe

in optoelectronica.

Page 14: Raport Stiintific Polirotaxani pe baza de polimeri ... · PDF filedeterminarea constantelor de stabilitate prin UV-Vis sau H RMN . I.2.4 Sinteza polirotaxanilor de tipul poli ... Schema

14

Toate obiectivele si activitatile, stiintifice si manageriale propuse pentru etapa V-2016 au

fost indeplinite in totalitate.

IV. Diseminarea rezultatelor etapa V-2016

Rezultatele obtinute in cadrul cercetarilor efectuate in etapa V-2016, au fost diseminate astfel:

IV.1. Premiu pentru cea mai buna prezentare a unei lucrari stiintifice: A. Farcas, "Terpolymer

polyrotaxanes: a promising supramolecular system as electron-transporting materials for

optoelectronics", The 8th edition of the International Conference "Advanced Topics in

Optoelectronics, Microelectronics and Nanotechnologies", ATOM-N 2016, 25 - 28 august 2016,

Constanta, Romania

IV.2. Capitole de carte invitate

1. A. Farcas, P.-H. Aubert; Electrochemical studies of conjugated polyrotaxanes and their

unthreaded analogues; Encyclopedia of Physical Organic Chemistry ed. by Wang Zerong, John

Wiley & Sons Inc; Hardcover–February (2017); https://www.amazon.co.uk/Encyclopedia-Physical-

Organic-Chemistry-Zerong/dp/1118470451

2. A. Farcas, A.-M. Resmerita; Supramolecular chemistry: synthesis and photophysical

characteristics of conjugated polyrotaxanes; (invited chapter); Encyclopedia of Physical Organic

Chemistry ed. by Wang Zerong, John Wiley & Sons Inc; Hardcover–February (2017);

https://www.amazon.co.uk/Encyclopedia-Physical-Organic-Chemistry-Zerong/dp/1118470451

IV.3. Articole publicate in reviste cotate de Web of Science (Thomson Reuters)

1. A. Farcas, Cyclodextrins in rotaxa-conjugated polymers synthesis, Cellul. Chem. Technol.,

50 (5-6), 585-591 (2016)

2. A. Farcas, K. I. Assaf, A.-M. Resmerita, S. Cantin, M. Balan, P.-H. Aubert, W. M. Nau,

Cucurbit[7]uril based fluorene polyrotaxanes, Eur. Polym. J., 83, 256-264 (2016)

3. A. Farcas, A.-M. Resmerita, F. Farcas, Terpolymer polyrotaxanes: a promising supramolecular

system as electron-transporting materials for optoelectronics, acceptata spre publicare in

Proceedings of SPIE-The International Society for Optical Engineering, decembrie-2016

4. A.-M. Resmerita, F. Farcas, A. Rotaru, A. Farcas, Synthesis and photophysics of conjugated

azomethine polyrotaxanes, acceptata spre publicare in Proceedings of SPIE-The International

Society for Optical Engineering, decembrie-2016

5. V. Malov, A. Tameev, S. Kostromin, S. Bronnikov, A. Farcas, Photovoltaic effect and charge

transfers mobility in the layers of compositions containing bithiophene copolymer/bithiophene

based rotaxane and fullerene C70 derivative, Tech. Phys. Lett., accepted September 2016

IV.4. Articol ce urmeaza a fi publicat in revista cotata de Web of Science (Thomson Reuters)

1. A. Tameev, V. Malov, S. Kostromin, S. Bronnikov, A. Farcas, OLED and photovoltaic

characteristics of poly[2,7-(9,9-dioctylfluorene)-alt-(5,5′-bithiophene] main-chain polyrotaxanes

Page 15: Raport Stiintific Polirotaxani pe baza de polimeri ... · PDF filedeterminarea constantelor de stabilitate prin UV-Vis sau H RMN . I.2.4 Sinteza polirotaxanilor de tipul poli ... Schema

15

IV.5. Conferinte prezentate la manifestari ştiinţifice internaţionale

1. A. Farcas, A.-M. Resmerita, F. Farcas, Terpolymer polyrotaxanes: a promising supramolecular

system as electron-transporting materials for optoelectronics, The 8th edition of the International

Conference "Advanced Topics in Optoelectronics, Microelectronics and Nanotechnologies",

ATOM-N 2016, 25 - 28 august 2016, Constanta, Romania

2. A. Farcas, A.- M. Resmerita, P.- H. Aubert, Conjugated polyrotaxanes: a critical assessment of

photophysical properties in correlation with the effect of the nature of host molecules encapsulation,

Nanotech France 2016, International Conference and Exhibition, 01-03 IUNIE 2016, Paris - France

3. A.-M. Resmerita, F. Farcas, A. Rotaru, A. Farcas, Synthesis and photophysics of conjugated

azomethine polyrotaxanes, The 8th edition of the International Conference "Advanced Topics in

Optoelectronics, Microelectronics and Nanotechnologies", ATOM-N 2016, 25 - 28 august 2016,

Constanta, Romania

VI.6. Teza doctorat

Mihaela Balan - Finalizarea tezei de doctorat intitulata "Tehnici RMN pentru caracterizarea

ciclodextrinelor si a complecsilor de incluziune ai acestora"