Лаборатория функциональных органических и гибридных полимерных систем

Научные результаты:

1. В рамках проект были синтезированы и исследованы сопряженные донорно-акцепторные D-A полимеры, имеющие широкий интервал варьирования среднечисловой молекулярной массы (Mn). 
2. Было показано, что звенья 2,3-дифенилхиноксалина в сочетании с донорными группами IDT образуют полимеры с широкой запрещенной зоной. В работе найдено, что PIDTTQ с высокой молекулярной массой (PIDTTQ-HMW) обеспечивает более высокий фототок, коэффициент заполнения и эффективность за счет улучшенных свойств поглощения света и переноса носителей заряда и более низких потерь на безызлучательную рекомбинацию.
3. Был создан новый подход к получению нанокомпозитных материалов с использованием анионной последовательной полимеризации и постсинтетических реакций этерификации с химически модифицированными листами графена (CMG). Анионно-синтезированные прекурсоры диблок-сополимеров типа PS-b-PI-OH были привиты к химически модифицированным группам –COOH CMG, в результате чего были получены конечные композитные материалы, а именно полистирол-b-поли(изопрен)-g-CMG, который проявлял повышенные физико-химические свойства. 
4. Успешный синтез был подтвержден с помощью нескольких методов молекулярной характеризации вместе с термогравиметрическим анализом для проверки повышенной термостабильности, а взаимосвязь структура/свойства была исследована с помощью просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ). 
5. Было изучено расположение CMG в структуре для случаев формирования ламеллярной и цилиндрической морфологии.
6. Магнитные наночастицы диаметром 10 нм были синтезированы методом соосаждения. Смесь 8,6 г FeCl3·6H2O и 3,1 г FeCl2·4H2O диспергировали в 25 мл воды Mili Q-grade и обрабатывали ультразвуком в течение 1 часа. Наночастицы оксида железа маггемита (γ-Fe2O3) диаметром примерно 10-11 нм были модифицированы с использованием химии хлорсилана. Морфологическая характеризация проводилась с помощью ПЭМ и атомно-силовой микроскопии (АСМ). Было показано регулярное распределение наночастиц в полимерной матрице.
7. Было показано, что плоская конформация сопряженных полимерных цепей необходима для достижения высокой подвижности носителей заряда вдоль направлений молекулярного π-π стэкинга, но часто сопровождаются плохим переносом заряда в других направлениях. Особенно это относится к молекулам, функционализированным алкильными цепями, которые обеспечивают хорошую технологичность (растворимость), но создают изолирующие участки в структуре. В этой работе мы показываем, что растворимые плоские гантелевидные молекулы, состоящие из двух триазатруксеновых (ТАТ) звеньев, ковалентно связанных с центральным сегментом тиофен-тиенопирролдион-тиофен (TPD), самособираются в исходную структуру, которая обеспечивает эффективный трехмерный перенос заряда. Широкоугольное рассеяние рентгеновских лучей в геометрии скользящего пучка, а также микрофокусные рентгеновские эксперименты на монокристаллах показывают, что производные ТАТ образуют колончатую нематическую мезофазу, в которой столбцы уложенных друг на друга единиц ТАТ, разделенных жидкоподобными алкильными цепочками, связаны между собой TPD мостами. При отжиге образуется кристаллическая фаза, происходящая из исходной гексагональной мезофазы, с направлением молекулярной упаковки, лежащим в плоскости субстрата. Измерения транспорта в кристаллической фазе выявили необычно высокую внеплоскостную подвижность дырок 0,17 см2/В*с и нижний предел плоскостной подвижности 0,05 см2/В*с. Результаты показывают, что сегменты TPD, соединяющие соседние стопки столбцов TAT, ответственны за эффективную транспортировку дырок в 3D.

Внедрение результатов исследования:

Получены 3 патента, опубликованы более 17 статей.

Организационные и инфраструктурные преобразования:

В рамках лаборатории построены тесные межфакультетские и межвузовские коллаборации, проводится подготовка студентов и аспирантов по тематике проекта.

Образование и переподготовка кадров:

Проведены 4 стажировки аспирантов и сотрудников: 3 поездки российских аспирантов и 1 поездка иностранного постдока в Россию. Ведется подготовка студентов и аспирантов.

Сотрудничество:

Лаборатория тесно сотрудничает с Department of Materials Science Engineering, University of Ioannina (Греция). В рамках данного сотрудничества проходят совместные исследования, а также обмен опытом между аспирантами и сотрудниками.

Среди российских учреждений: АНО ВО «Сириус», НИТУ МИСИС, ФИЦ ПХФ ИМХ РАН.