Conjugated polymer brushes grafting from conductive surface

Wykorzystanie energii w urządzeniach elektrycznych i elektronicznych stale rośnie. Obecnie jest ona pozyskiwana w głównej mierze z nieodnawialnych źródeł, co ma niekorzystny wpływ na środowisko. Dlatego jednym z najistotniejszych zadań współczesnego świata nauki jest odkrycie sposobu na pozyskiwanie energii w czystej postaci, w tani sposób. Najpotężniejszym źródłem energii jest słońce, jednak jego obecne wykorzystanie za pomocą urządzeń fotowoltaicznych nie jest satysfakcjonujące. Sposobem na rozwiązanie tego problemu może być aplikacja polimerów przewodzących, pełniących rolę warstwy aktywnej lub transportującej w ogniwach fotowoltaicznych. Mogą być one stosowane w postaci szczotek polimerowych, czyli łańcuchów makrocząsteczkowych przyczepionych jednym końcem do podłoża. Istotą przedstawionych badań jest wytworzenie przewodzących szczotek polimerowych o naprzemiennie ułożonych merach donorowych i akceptorowych oraz wąskiej przerwie wzbronionej, wykorzystując w tym celu reakcję Sonogashiry. Podczas przeprowadzonych badań zsyntezowano niezbędne podjednostki donorowe i akceptorowe. Następnie naniesiono na powierzchnie o różnym charakterze (tlenku indu – cyny, krzemu oraz kwarcu) odpowiedni inicjator, umożliwiający trwałe wiązanie szczotek do podłoża, a następnie odłożono warstwę zsyntezowanego donora i akceptora. Analiza wyników wykonanych pomiarów elipsometrycznych, spektrofotometrii UV–Vis, spektroskopii IR oraz kąta zwilżania pozwoliły na wyciągnięcie wniosków o prawidłowym przebiegu przeprowadzonych procesów.

The use of energy in electric and electronic devices is constantly growing. It is currently sourced predominantly from non-renewable resources which has an adverse influence on the environment. Therefore, one of the most important tasks of today’s science is to discover a means to source energy in its clean form and cheap way. The sun is the most powerful source of energy and yet its current use by means of photovoltaic devices is not satisfactory. One of the ways to solve this problem is application of conductive polymers which act as active or transporting layers in photovoltaic cells. They can be applied as polymer brushes, that is macromolecular chains tethered to a substrate by one end. The purpose of this work is to obtain conductive, low bandgap polymer brushes with alternating donor and acceptor mers by Sonogashira coupling reaction. During the research, essential donor and acceptor moieties were synthesized. Then, an appropriate initiator was deposited on different substrates (indium tin oxide- ITO; silicon and quartz) to permanently bind the brushes to the surface. Next, the layer of synthesised donor and acceptor was put away. The analysis of ellipsometric measurments, UV-Vis spectroscopy, IR spectroscopy and contact angle measurments allowed to draw conclusions about valid process of the conducted experiments.