Wetenschap
Moleculaire oriëntatie is de sleutel:nieuw licht werpen op elektronengedrag met behulp van 2-foton foto-emissiespectroscopie
Organische elektronica is een vakgebied dat aanzienlijke belangstelling heeft gewekt in academische en industriële kringen vanwege de potentiële toepassingen in OLED's en organische zonnecellen, en voordelen biedt zoals lichtgewicht ontwerp, flexibiliteit en kostenefficiëntie. Deze apparaten worden gemaakt door een dunne film van organische moleculen op een substraat af te zetten dat als elektrode fungeert, en functioneren door de overdracht van elektronen tussen de dunne film en het substraat te regelen.
Daarom is het begrijpen van het elektronengedrag op het grensvlak tussen het substraat en de dunne film, gekoppeld aan de elektronische eigenschappen van de organische dunne film, cruciaal voor de verdere vooruitgang van organische elektronica. Bovendien zou de gelijktijdige observatie van fotodragerelektronen en intramoleculaire foto-excitatie meer inzicht bieden in dunne films van organische moleculen.
Hoewel de statische elektronische toestanden van dunne films van organische moleculen in detail zijn bestudeerd met behulp van een techniek die foto-elektronenspectroscopie wordt genoemd, is de nauwkeurige detectie van het dynamische gedrag van elektronen die hun functies proberen uit te drukken in apparaten een uitdaging geweest, waardoor de vooruitgang werd belemmerd.
Een onderzoeksgroep onder leiding van universitair hoofddocent Masahiro Shibuta van de Graduate School of Engineering aan de Osaka Metropolitan University observeerde het elektronische gedrag en de oppervlaktestructuur van een dunne film van trifenyleen (TP) moleculen afgezet op een grafietsubstraat met behulp van twee-foton foto-emissie (2PPE) spectroscopie , scanning tunneling microscopie en elektronendiffractie met lage energie. De resultaten zijn gepubliceerd in The Journal of Physical Chemistry C .
De resultaten toonden aan dat de TP-moleculen een speciale structuur vertonen waarin ze in staande configuratie op het substraat worden geadsorbeerd. Beide elektronen werden bij lichtbestraling vanuit het substraat in de TP-moleculen geïnjecteerd, en de elektronen die door licht werden geëxciteerd in de moleculaire dunne film werden met succes gelijktijdig waargenomen in een enkel monster.
Daarnaast werd ook sterke fotoluminescentie waargenomen op een dunne film met slechts één laag moleculen in een speciale structuur waarbij de moleculen diagonaal op het substraat werden geadsorbeerd, zoals in het geval van de TP-moleculen. Er wordt verwacht dat deze resultaten zullen bijdragen aan de ontwikkeling van nieuwe luminescerende materialen en aan de verdere ontwikkeling van functionele organische elektronische apparaten.
"2PPE-spectroscopie is nog steeds een nieuwe methode voor het evalueren van elektronische toestanden, maar lijdt onder het feit dat de elektronische toestanden soms goed worden waargenomen en soms niet, ondanks het tijdrovende karakter van de goed geoptimaliseerde meting", aldus professor Shibuta. /P>
"Onze bevindingen benadrukten dat de zichtbaarheid van de elektronische toestand nauw verband houdt met de adsorptiemodus van het molecuul op het substraat en zijn elektronische eigenschappen. Met andere woorden:niet alleen het type moleculen, maar ook de manier waarop ze zijn gerangschikt, moet goed worden gecontroleerd Ik ben blij dat ons onderzoek inzichten oplevert in de ontwikkeling van functioneel materiaal voor praktische toepassingen."