PATTERNS OF CHARGE TRANS TRANSPORT IN CONJUGATED POLYAMINOARENES (ACCORDING TO THE MATERIALS OF THE DOCTORAL DISSERTATION)
DOI:
https://doi.org/10.32782/pcsd-2024-4-1Keywords:
conjugated polyaminoarenes, electrical conductivity, alloying agent, patterns of charge transport, EPR spectroscopy, conductivity parametersAbstract
The issue of charge transfer in thin layers of organic semiconductors based on conjugated polyaminoarenes (polyaniline and its derivatives), due to the presence of free charge carriers in their structure, determines wide application of these materials in the “high technology” fields, namely highly efficient electronic devices of the new generation: systems of recording and saving information flexible sensors, biosensors, supercapacitors, antistatic and antiradar coatings, solar cells, organic displays, environmental monitoring systems, food analysis, alternative energy sources. Conjugated polyaminoarenes, in particular polyaniline and its derivatives, have their own electronic conductivity and act as electrically conductive fillers in composites with polymer matrices of various structures. The electrical properties of conjugated polyaminoarenes based on polyaniline (PAn), poly-ortho-toluidine (PoTI), and polyanisidine (PoA) were studied. The influence of the structure of aminoarenes, the nature of doping agents (strong mineral acids), the degree of doping on the conductivity parameters, as well as the patterns of charge transport for conjugated polyaminoarenes, namely: PAn, PoTI, PoA, was studied. Based on the linear dependence of the specific conductivity of the studied samples in the temperature range of 293−403 K, the activation energy of charge transport in a given temperature range was calculated, depending on the nature of the polyaminoarene, which was εσ = 0.0660 ± 0.012 eV, εσ = 0.267 ± 0,015 eV, εσ = 0.32 ± 0.01 eV for PAn, PoTI, PoA, respectively. Using EPR spectroscopy at a temperature of 273 K, the effect of the nature of the substituents on the main parameters of the EPR spectra (g-factor value, line width, degree of signal asymmetry, spin density) was determined, which confirms the opinion of spin localization with charge redistribution for substituted polyaminarenes.
References
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