ЗАКОНОМІРНОСТІ ТРАНСПОРТУ ЗАРЯДУ У СПРЯЖЕНИХ ПОЛІАМІНОАРЕНАХ (ЗА МАТЕРІАЛАМИ ДОКТОРСЬКОЇ ДИСЕРТАЦІЇ)
DOI:
https://doi.org/10.32782/pcsd-2024-4-1Ключові слова:
спряжені поліаміноарени, електропровідність, легуючий агент, закономірності транспорту заряду, ЕПР-спектроскопія, параметри провідностіАнотація
Питання перенесення заряду в тонких шарах органічних напівпровідників на основі спряжених поліаміноаренів (поліаніліну та його похідних), обумовлене наявністю вільних носіїв заряду в їх структурі зумовлює широке застосування цих матеріалів в галузях «високих технологій», а саме високоефективні пристрої нового покоління: систем запису і збереження інформації, гнучкі сенсори, біосенсори, суперконденсатори, антистатичні та антирадарні покриття, сонячні елементи та органічні дисплеї, системи моніторингу стану довкілля, аналізу продуктів харчування, альтернативні джерела енергії. Спряжені поліаміноарени, зокрема поліанілін та його похідні, мають власну електронну провідність, виступають електропровідними наповнювачами в композитах з полімерними матрицями різної будови. В роботі вивчено електричні властивості спряжених поліаміноаренів на основі поліаніліну (ПАн), поліортотолуїдину (ПоТІ), поліанізидину (ПоА). Досліджено вплив структури аміноаренів, природи легуючих агентів (сильних мінеральних кислот), ступеня легування на параметри провідності, а також закономірності транспорту заряду для спряжених поліаміноаренів, а саме: ПАн, ПоТІ, ПоА. На основі лінійної залежності питомої провідності досліджуваних зразків в інтервалі температур 293−403 К було розраховано енергію активації транспорту заряду залежно від природи поліаміноарену, які становили εσ = 0,066 ± 0,012 еВ; εσ = 0,267 ± 0,015 еВ; та εσ = 0,32 ± 0,01 еВ для ПАн, ПоТІ, ПоА відповідно. За допомогою ЕПР-спектроскопії при температурі 273К було вивчено електронні властивості досліджуваних поліаміноаренів. Встановлено вплив природи замісників на основні параметри ЕПР-спектрів (значення g-фактора, ширина лінії, ступінь асиметрії сигналу, густину спінів), що підтверджує думку про локалізацію спінів з перерозподілом заряду для заміщених поліамінаренів.
Посилання
Martyniuk G. V., Aksimentyeva О. І. Features of charge transport in polymer composites polymethylmethacrylate – polyaniline. Physics and Chemistry of Solid State. 2020, 21(2). Р. 319 –324. DOI: 10.15330/pcss.21.2.319-324.
Aksimentyeva O., Konopelnik O., Cherpak V., Stakhira P., Fechan A., Hlushyk I. Conjugated polyaminoarenes as an electrochromic layer for non-emissive displays. Ukr. J.Phys. Opt. 2005, 6(1). Р. 27−32.
Kenry, Liu B. Recent advances in biodegradable conducting polymers and their biomedical applications. Biomacromolecules. 2018, 19(6). Р. 1783 –1803. doi: 10.1021/acs.biomac.8b00275.
Аксіментьєва О. І. Електрохімічні методи синтезу та провідність спряжених полімерів. Л. : Світ. 1998. 153 c.
Aksimentyeva O. I., Konopelnyk O. I., Grytsiv M. Ya., Martyniuk G. V. Charge transport in electrochromic films of polyorthotoluidine. Functional Materials. 2004. 11(2). Р. 300−304. http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/138813.
Аксіментьєва О. І., Гриців М. Я., Конопельник О. І. Температурна залежність провідності і структура аміновмісних поліариленів. Журнал фізичних досліджень. 2002, 6(2). Р. 180 – 184.
Kompan M. E., Sapurina I. Yu., Babayan V., Kazantseva H. E. Electrically conductive polyaniline is a molecular magnet with the possibility of chemical control of magnetic properties, Solid State Physics. 2012, 54(12). Р. 2275−2281. DOI: 10.1134/S1063783412120190.
Matsuguchi M., Okamoto A., Sakai Y. Effect of humidity on NH3 gas sensitivi ty of polyaniline blend films. Sensors and Actuators. 2003, 94(1). Р. 46 – 52. https://doi.org/10.1016/S0925-4005(03)00325-3.
Heinze J., Frontana-Uribe Bernardo A., Ludwigs S. Electrochemistry of Conducting Polymers−Persistent Models and New Concepts. Chem. Rev. 2010, 110(8) Р. 4724 –4771. https://doi.org/10.1021/cr900226k
Beygisangchin М., Rashid S. A., Shafie S., Sadrolhosseini A. R., Lim H. N. Preparations, Properties, and Applications of Polyaniline and Polyaniline Thin Films. Polymers. 2021, 13(12). Р. 2003. doi: 10.3390/polym13122003.
Kumar V., Kalia S., Swart H. C. Conducting Polymer Hybrids. Springer International Publishing. 2016. 336 р. DOI: http://dx.doi.org/10.1007/978-3-319-46458-9.
Мартинюк Г. В. Фізико-хімічні властивості композитів спряжених поліаміноаренів з діелектричними полімерними матрицями : дис… канд. хім. наук : 02.00.04. Львів, 2008. 139 с.
Аксіментьєва О. І., Конопельник О. І., Закордонський В. П., Гриців М. Я., Мартинюк Г. В. Термохромний ефект в тонких шарах спряжених поліаміноаренів. Журнал фізичних досліджень. 2004, 8(4). Р. 369–371. DOI: https://doi.org/10.30970/jps.08.369.
Epstein A. J. Conducting polymers: electrical conductivity. Іn book: Physical Properties of Polymers Handbook. 2007, Р. 725–755. DOI: 10.1007/978-0-387-69002-5_46
Мартинюк Г., Аксіментьєва О., Конопельник О., Польовий Д. Електрохімічний синтез і оптичні властивості композитів спряжених поліаміноаренів з поліметилметакрилатом. Вісник львів. ун-ту. Серія хім. 2010, 51. Р. 366 – 371.
Aksimentyeva O., Konopelnyk O., Opaynych I., Tzish B., Ukrainets A., Ulansky Y., Martyniuk G. Interaction of components and conductivity in polyaniline – polymethylmethacrylate nanocomposites. Rev. Adv. Mater. Sci. 2010, 23(2). Р. 30 – 34.
Aksimentyeva O. І., Martyniuk G. V. Percolation phenomena in the polymer composites with conducting polymer fillers. Physics and chemistry of solid state. 2021, 22(4). Р. 811 – 816. DOI: 10.15330/pcss.22.4.811−816.
Аксіментьева О. І. Фізико-хімічні закономірності одержання і властивості електропровідних полімерів в тонкому шарі : дис. … док. хім. наук: 02.00.04, Львів, 2000. 347 с.
Mac Diarmid, Alan G. “Synthetic metals”: А novel role for organic polymers. (Nobel Lec.). Angewandte Chemie International Edition. 2001, 40(14). Р.2581 – 2590.
Мартинюк Г. В. Фізико-хімія полімер-полімерних композитів з контрольованими функціональними властивостями : дис. … д-ра хім. наук : 02.00.04. Львів, 2024. 378с
