Závěrečná zpráva grantu 047/1997/B-FYZ/MFF

Název projektu:Fotoluminiscence a elektroluminiscence polymerních systémů
Hlavní řešitel:RNDr. Josef Klimovič, CSc.
Spoluřešitelé: RNDr. Eva Uhlířová; Ing. Rosina Kašičková; RNDr. Miroslava Trchová, CSc.; Mgr. Martin Hüttel, Dr.; Mgr. Artem Savinov; Ing. Marharita Senčenko; Ing. Jevhen V. Demčenko; Ing. Serhij Zubarev
Období řešení:1997-1999
Celková dotace:320 tis. Kč

Souhrn výsledků

  Při teplotách od 10 do 300 K byl změřen spektrální a časový průběh fluorescence poly(N-vinylkarbazolu), PVK (vždy intensita pro celou spektrální oblast od 350 do 500 nm a pro celý čas doznívání luminiscence po pulsním buzení, tzn. do 200 ns). Po dekonvoluci dohasínacích křivek byl pro teploty 200 a 100 K proveden rozklad časově rozlišených spekter na komponenty (monomerní emise a záření 2 excimerů) a určeno jejich časové chování /1/. Výsledky pro 200 K ukazují zpomalený (proti pokojové teplotě) resonanční přenos excitace mezi centry, který je při 100 K vystřídán disipativním horkým přenosem. Při teplotách pod 50 K je přenos zesílen v důsledku interakce s obsazenými tripletními stavy. Detailní vyhodnocování velkého objemu dat pokračuje.
  Obdobně byla proměřena fluorescence vrstev poly(methylfenylsilylenu) a poly(methylcyklohexylsilylenu), doplněna měřením polarizované luminiscence, absorpčními a emisními měřeními roztoků těchto polymerů za pokojové teploty a měřením jejich infračervených spekter. Spektrální měření byla doplněna studiem fotogenerace elektrického náboje /7/, které ukazuje na několikastupňový generační proces. Pro pMePhSi v roztoku v toluenu byla určena doba života fluorescence na 150 ps /6/, u pMecHexSi je poněkud kratší. Základní emisní pás má tvar ostrého píku, který přísluší konjugovanému systému sigma-elektronů řetězcových křemíkových atomů, a téměř nezávisí na teplotě. Při delších vlnových délkách byla zaznamenána slabá luminiscence, kterou po rozkladu časově rozlišených spekter je možno připsat dvěma dosud neidentifikovaným typům center - pravděpodobně produktům degradace řetězců /8/. Jejich doba života je několik ns, nepatrná míra polarizace záření svědčí o excitaci přenosem energie z konjugovaného systému.
  Pro pochopení luminiscenčního chování makromolekul je třeba znát jejich konformační strukturu. Proto jsme prováděli počítačové molekulární modelování polymerních řetězců a jejich částí. Struktura ohybu řetězců polyetylénu /2, 3/ napovídá uspořádání excimerních míst, rozdíly mezi iso- a syndiotaktickými segmenty řetězců PVK umožňují porozumět pozorovaným odlišnostem v efektivitě přenosu excitační energie v tomto polymeru v závislosti na způsobu polymerace, struktura přechodů mezi iso- a syndio- sekvencemi na řetězci vysvětluje disipativitu přenosu energie projevující se za snížených teplot. Podstatný rozdíl v prostorovém uspořádání iso- a syndiotaktických sekvencí řetězců pMePhSi naznačuje možnost, že základní emisní pás tohoto polymeru je tvořen dvěma překrývajícími se píky (snažíme se o experimentální potvrzení). Uspořádání v místech větvení řetězců svědčí proti hypotéze, že tato místa jsou jedním z pozorovaných nízkoenergetických emisních center. Vliv teploty na chování interagujících polymerních řetězců jsme studovali pomocí molekulární dynamiky /4/.
  Ve spolupráci s ÚMCh AV byla vyzkoušena detekovatelnost elektroluminiscence PVK a pMePhSi v základním uspořádání ITO - polymer - alkalický kov. Dále jsme se ve spolupráci s FzÚ a ÚMCh AV věnovali vývoji metod pro charakterizaci vodivých vrstev (CNx) /9, 10, 11/ a polyanilínů /12/, které jsou potenciálními transportními materiály pro budoucí vícevrstvové elektroluminiscenční systémy.
  Pro získání spolehlivých experimentálních výsledků bylo průběžně věnováno značné úsilí zdokonalování aparatur a měřicích a analytických metodik. Byl optimalizován režim fotonásobiče Philips, zavedeno poměrové časování (constant-fraction timing), chlazení fotonásobiče, vyřešena příprava vrstev v argonové atmosféře a jejich nanášení spin-coatingem, zdokonaleny dekonvoluční postupy /5, 13/, zvládnuto užití různých metod FTIR pro makromolekulární vrstvy, atd.