البولي فلورين

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 7 صور
الموسوعة الحرة

البوليفلورين هو بوليمر صيغته الكيميائية ( C13H8 ) n ، ويتكون من وحدات فلورين مرتبطة في سلسلة خطية، وتحديدًا عند ذرتي الكربون 2 و 7 في ترقيم الفلورين القياسي . ويمكن وصفه أيضًا بأنه سلسلة من حلقات البنزين المرتبطة في مواقع بارا ( بوليبارافينيلين ) مع جسر ميثيلين إضافي يربط كل زوج من الحلقات.

إن حلقتي البنزين في كل وحدة تجعلان البوليفلورين هيدروكربون عطري ، وتحديداً بوليمر مترافق ، وتمنحانه خصائص بصرية وكهربائية ملحوظة ، مثل التألق الضوئي الفعال .

عند الحديث عن البوليفلورينات كفئة، فهي مشتقات من هذا البوليمر، تُحضّر باستبدال بعض ذرات الهيدروجين بمجموعات كيميائية أخرى ، و/أو باستبدال وحدات الفلورين بوحدات مونومرية أخرى . تُجرى دراسات على هذه البوليمرات لاستخدامها المحتمل في الثنائيات الباعثة للضوء ، وترانزستورات تأثير المجال ، والخلايا الشمسية البلاستيكية ، وغيرها من التطبيقات الإلكترونية العضوية . وتتميز هذه البوليمرات عن غيرها من البوليمرات المترافقة المضيئة بإمكانية ضبط طول موجة الضوء المنبعث منها عبر كامل الطيف المرئي باختيار مناسب للمجموعات البديلة .

تاريخ

تم عزل الفلورين، وهو الوحدة المتكررة في مشتقات البوليفلورين، من قطران الفحم واكتشفه مارسيلين بيرتيلو قبل عام 1883. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] ويعود اسمه إلى تألقه المثير للاهتمام (وليس إلى الفلور ، الذي ليس أحد عناصره).

أصبح الفلورين موضوعًا لدراسة التغيرات اللونية المرتبطة ببنيته الكيميائية (مرئي بدلًا من مضيء)، من بين أمور أخرى، خلال أوائل ومنتصف القرن العشرين. ولأنه كان كروموفورًا مثيرًا للاهتمام، سعى الباحثون إلى فهم أي أجزاء الجزيء نشطة كيميائيًا ، وكيف يؤثر استبدال هذه المواقع على اللون. على سبيل المثال، من خلال إضافة مجموعات مانحة أو مستقبلة للإلكترونات إلى الفلورين، ومن خلال تفاعله مع القواعد ، تمكن الباحثون من تغيير لون الجزيء. [ 1 ] [ 4 ] [ 5 ]

كانت الخصائص الفيزيائية لجزيء الفلورين مرغوبة بشكل واضح في البوليمرات؛ فمنذ سبعينيات القرن الماضي، بدأ الباحثون بدمج هذا الجزء في البوليمرات. على سبيل المثال، نظرًا لشكل الفلورين الصلب والمستوي، فقد أظهر البوليمر المحتوي على الفلورين استقرارًا حراريًا وميكانيكيًا مُحسَّنًا. [ 6 ] ومع ذلك، كان دمج الخصائص الكهروضوئية للفلورين في البوليمر أكثر جدوى. توجد تقارير عن البلمرة التأكسدية للفلورين (إلى شكل مترافق بالكامل) منذ عام 1972 على الأقل. [ 7 ] ومع ذلك، لم ينطلق الاهتمام الكبير بالخصائص الإلكترونية للبوليمرات المترافقة إلا بعد الإعلان الواسع النطاق عن الموصلية العالية للبولي أسيتيلين المُطعَّم، والذي قدمه هيجر وماكديارميد وشيراكاوا في عام 1977 .

مع تزايد الاهتمام بالبلاستيك الموصل، عاد الفلورين ليجد تطبيقاته. تُعدّ طبيعته العطرية ميزةً تجعله مكونًا مثاليًا للبوليمرات الموصلة، لقدرته على تثبيت الشحنة وتوصيلها ؛ ففي أوائل ثمانينيات القرن الماضي، تمّت بلمرة الفلورين كهربائيًا لإنتاج أغشية بوليمرية مترافقة ذات موصلية تصل إلى 10⁻⁴ سيمنز /سم . [ 8 ] [ 9 ] وقد أصبحت الخصائص البصرية (مثل التلألؤ المتغير وامتصاص طيف الضوء المرئي) المصاحبة للترافق الممتد في بوليمرات الفلورين جذابةً بشكل متزايد لتطبيقات الأجهزة. على مدار التسعينيات وحتى العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، استفادت العديد من الأجهزة مثل الثنائيات العضوية الباعثة للضوء (OLEDs)، [ 10 ] والخلايا الشمسية العضوية ، [ 11 ] وترانزستورات الأغشية الرقيقة العضوية ، [ 12 ] وأجهزة الاستشعار الحيوية [ 13 ] [ 14 ] من الخصائص المضيئة والإلكترونية والامتصاصية للبوليفلورين.

ملكيات

ترتبط جزيئة الفلورين عادةً بالموقعين 2 و7 في مشتقات البولي فلورين. كما أن الموقع 9 هو الموقع الذي ترتبط به السلاسل الجانبية عادةً.
هذا هو التألق الضوئي لمشتقين من البوليفلورين متشابهين جدًا في التركيب. المركب الموجود على اليسار (الأرجواني) هو ناتج عن بلمرة مشتركة لمشتق الفلورين وجزيئات البنزين والأوكساديازول، أما المركب الموجود على اليمين (الأخضر الفاتح) فله التركيب الموضح أسفل هذه الصورة مباشرةً.
يُصدر هذا المشتق من البوليفلورين ضوءًا أخضر فاتحًا (القارورة على اليمين في الصورة أعلاه)، ويمكن لسلاسل الكحول الجانبية (-OH) أن تشارك في عملية نقل البروتون المُثار بالضوء (ESIPT) مع ذرات النيتروجين المجاورة في الأوكساديازول، مما يؤدي إلى انزياح الانبعاث نحو الأحمر. وتُضفي الروابط الميتا في الهيكل الأساسي قابلية الذوبان بدلًا من وجود سلاسل جانبية متعددة.

تُعدّ البوليفلورينات فئةً مهمةً من البوليمرات التي تتمتع بإمكانية العمل كمواد فعّالة كهروكيميائيًا وضوئيًا . ويعود ذلك جزئيًا إلى شكل الفلورين. فالفلورين مستوٍ عمومًا؛ [ 15 ] [ 16 ] ويؤدي تداخل المدارات p عند الرابطة بين حلقتي البنزين إلى اقتران عبر الجزيء. وهذا بدوره يسمح بتقليل فجوة النطاق نظرًا لعدم تمركز المدارات الجزيئية في الحالة المثارة. [17] وبما أن درجة عدم التمركز والموقع المكاني للمدارات على الجزيء يتأثران بطبيعة المجموعات البديلة المانحة ( أو الساحبة ) للإلكترونات ، فإنه يمكن تغيير طاقة فجوة النطاق . ويؤثر هذا التحكم الكيميائي في فجوة النطاق بشكل مباشر على لون الجزيء من خلال الحد من طاقات الضوء التي يمتصها. [ 18 ]

ازداد الاهتمام بمشتقات البوليفلورين نظرًا لكفاءتها الكمية العالية في التألق الضوئي، وثباتها الحراري العالي، وسهولة ضبط ألوانها، وذلك بإضافة مونومرات مشتركة ذات فجوة طاقة منخفضة. وقد شهدت الأبحاث في هذا المجال نموًا ملحوظًا نظرًا لتطبيقاتها المحتملة في ضبط الثنائيات العضوية الباعثة للضوء (OLEDs). في هذه الثنائيات، تُعدّ البوليفلورينات مرغوبة لأنها العائلة الوحيدة من البوليمرات المترافقة القادرة على إصدار ألوان تغطي كامل نطاق الضوء المرئي بكفاءة عالية وجهد تشغيل منخفض. علاوة على ذلك، تتميز البوليفلورينات بذوبانها النسبي في معظم المذيبات ، مما يجعلها مثالية للتطبيقات العامة. [ 19 ]

من الخصائص المهمة الأخرى للبوليفلورين خاصية التبلور السائل الحراري، التي تسمح للبوليمرات بالاصطفاف على طبقات البوليميد المحكوكة . تشير خاصية التبلور السائل الحراري إلى قدرة البوليمرات على التحول إلى طور البلورات السائلة عند تغير درجة الحرارة. تُعد هذه الخاصية بالغة الأهمية لتطوير شاشات الكريستال السائل (LCD)، لأن تصنيع هذه الشاشات يتطلب اصطفاف جزيئات البلورات السائلة على سطحي الزجاج للخلية بشكل متوازٍ مع رقائق الاستقطاب . [ 20 ] لا يمكن تحقيق ذلك إلا بتغطية الأسطح الداخلية للخلية بطبقة رقيقة شفافة من البولي أميد ، ثم فركها بقطعة قماش مخملية. ينتج عن ذلك أخاديد مجهرية في طبقة البولي أميد، وتصطف بلورات البوليفلورين الملامسة للبولي أميد في اتجاه الفرك. إضافةً إلى شاشات الكريستال السائل، يُمكن استخدام البوليفلورين أيضًا في تصنيع الثنائيات الباعثة للضوء (LED). أدى استخدام البوليفلورين إلى إنتاج مصابيح LED قادرة على إصدار ضوء مستقطب بنسب استقطاب تزيد عن 20 وبشدة إضاءة تصل إلى 100 شمعة/م² . ورغم أن هذا مثير للإعجاب ، إلا أنه غير كافٍ للتطبيقات العامة. [ 21 ] 

التحديات المرتبطة بالبوليفلورينات

تُظهر البوليفلورينات غالبًا تكوينًا للإكسيمرات والتجمعات عند المعالجة الحرارية أو عند تمرير التيار الكهربائي فيها. يتضمن تكوين الإكسيمرات توليد وحدات ثنائية من البوليمر تُصدر ضوءًا بطاقات أقل من طاقة البوليمر نفسه. يُعيق هذا استخدام البوليفلورينات في معظم التطبيقات، بما في ذلك الثنائيات الباعثة للضوء (LED). عند حدوث تكوين الإكسيمرات أو التجمعات، تنخفض كفاءة الثنائيات الباعثة للضوء نتيجةً لانخفاض كفاءة إعادة تركيب حاملات الشحنة. كما يُسبب تكوين الإكسيمرات انزياحًا نحو الأحمر في طيف الانبعاث . [ 22 ]

يمكن أن تخضع البوليفلورينات أيضًا للتحلل. هناك طريقتان معروفتان لحدوث هذا التحلل. تتضمن الأولى أكسدة البوليمر مما يؤدي إلى تكوين كيتون عطري، وبالتالي إخماد التألق. أما عملية التحلل الثانية فتؤدي إلى التجمع، مما ينتج عنه انزياح التألق نحو الأحمر، وانخفاض شدته، وانتقال الإكسيتونات واسترخائها عبر الإكسيمرات. [ 23 ]

سعى الباحثون إلى الحد من تكوّن الإكسيمر وتعزيز كفاءة البوليفلورينات من خلال بلمرة البوليفلورين مع الأنثراسين، وتغطية نهايات البوليفلورين بمجموعات ضخمة تعيق تكوّن الإكسيمر فراغيًا . إضافةً إلى ذلك، حاول الباحثون إضافة بدائل كبيرة في الموضع التاسع من الفلورين لتثبيط تكوّن الإكسيمر والتجمعات. علاوةً على ذلك، حاول الباحثون تحسين أداء مصابيح LED من خلال تصنيع بوليمرات مشتركة من الفلورين-تري أريل أمين، وأجهزة متعددة الطبقات أخرى تعتمد على البوليفلورينات القابلة للتشابك. وقد وُجد أن هذه الأجهزة تتميز بفلورة أكثر سطوعًا وكفاءة معقولة. [ 24 ]

كما تمّت مكافحة التجمّع بتغيير التركيب الكيميائي. فعلى سبيل المثال، عندما تتجمّع البوليمرات المترافقة، وهي ظاهرة طبيعية في الحالة الصلبة، قد ينطفئ انبعاثها ذاتيًا، مما يقلل من مردود الكمّ الضوئي ويؤثر سلبًا على أداء الجهاز الضوئي. في المقابل، استخدم الباحثون مونومرات ثلاثية الوظائف لإنتاج بوليفلورينات متفرعة للغاية لا تتجمّع نظرًا لضخامة البدائل. وقد حققت استراتيجية التصميم هذه مردود كمّ ضوئي بنسبة 42% في الحالة الصلبة. [ 25 ] إلا أن هذا الحل يُقلّل من سهولة معالجة المادة نظرًا لزيادة تشابك السلاسل في البوليمرات المتفرعة وضعف ذوبانها.

من المشاكل الشائعة الأخرى التي تواجه متعددات الفلورين انبعاثٌ أخضر واسع النطاق، وهو انبعاثٌ طفيلي يُقلل من نقاء اللون وكفاءة الثنائيات العضوية الباعثة للضوء (OLED). [ 18 ] [ 19 ] [ 26 ] وقد نُسب هذا الانبعاث الأخضر في البداية إلى انبعاث الإكسيمر، ولكن تبيّن أنه ناتج عن تكوّن عيوب الكيتون على طول سلسلة بوليمر الفلورين (أكسدة الموقع التاسع على المونومر) عند عدم اكتمال الاستبدال في المواقع التسعة لمونومر الفلورين. [ 18 ] وتشمل طرق معالجة هذه المشكلة ضمان الاستبدال الكامل للموقع النشط للمونومر، أو إضافة بدائل عطرية. [ 18 ] إلا أن هذه الحلول قد تُنتج هياكل تفتقر إلى الحجم الأمثل أو قد تكون صعبة التركيب.

التركيب والتصميم

يمكن تصميم وتصنيع البوليمرات المترافقة، مثل البوليفلورين، بخصائص مختلفة لتطبيقات متنوعة. [ 19 ] ويمكن التحكم في لون الجزيئات من خلال التحكم التركيبي في طبيعة المجموعات البديلة على الفلورين أو المونومرات المشتركة في البوليفلورين، سواء كانت مانحة أو ساحبة للإلكترونات. [ 20 ] [ 27 ] [ 28 ]

بنية مشتق البوليفلورين الشائع ذي فجوة النطاق المنخفضة. [ 11 ] يحتوي على مونومرات الفلورين المانحة للإلكترونات (يسار) ومونومرات البنزوثياديازول الساحبة للإلكترونات (منتصف اليمين بين اثنين من الثيوفين) مما يسمح بفجوة نطاق منخفضة بسبب امتصاص نقل الشحنة.

تُعدّ قابلية ذوبان البوليمرات مهمة لأن معالجتها في الحالة السائلة شائعة جدًا. ولأن البوليمرات المترافقة، ذات البنية المستوية، تميل إلى التكتل، تُضاف سلاسل جانبية ضخمة (إلى الموضع 9 من الفلورين) لزيادة قابلية ذوبان البوليمر.

البلمرة التأكسدية

كانت أولى عمليات بلمرة الفلورين هي البلمرة التأكسدية باستخدام كلوريد الألومنيوم [ 7 ] أو كلوريد الحديد [ 29 ] [ 30 ] ، والأكثر شيوعًا هي البلمرة الكهربائية [8] [9]. تُعدّ البلمرة الكهربائية طريقة سهلة للحصول على أغشية بوليمرية موصلة رقيقة وغير قابلة للذوبان. مع ذلك، لهذه التقنية بعض العيوب، فهي لا توفر بلمرة نمو السلسلة المتحكم بها، كما أن معالجتها وتوصيفها صعبان نتيجةً لعدم ذوبانها. تُنتج البلمرة التأكسدية انتقائية موضعية ضعيفة مماثلة على المونومر لنمو السلسلة، مما يؤدي إلى ضعف التحكم في انتظام بنية البوليمرات. مع ذلك، تُنتج البلمرة التأكسدية بوليمرات قابلة للذوبان (من مونومرات تحتوي على سلاسل جانبية) يسهل توصيفها باستخدام الرنين المغناطيسي النووي .

بلمرة الاقتران المتقاطع

يتطلب تصميم الخصائص البوليمرية تحكمًا دقيقًا في بنية البوليمر. فعلى سبيل المثال، تتطلب البوليمرات ذات فجوة النطاق المنخفضة تناوبًا منتظمًا بين المونومرات المانحة والمستقبلة للإلكترونات. [ 11 ] [ 18 ] ومؤخرًا، طُبقت العديد من تفاعلات الاقتران المتقاطع الشائعة على متعددات الفلورين، مما أتاح التحكم في عملية البلمرة؛ فقد طُبقت تفاعلات الاقتران المحفزة بالبلاديوم ، مثل اقتران سوزوكي [ 25 ] [ 28 ] [ 31 ] [ 32 ] واقتران هيك [ 33 ] ، بالإضافة إلى تفاعلات الاقتران المحفزة بالنيكل [ 20 ] وياماموتو [ 10 ] [ 27 ] وجرينيارد [ 34 ]، على بلمرة مشتقات الفلورين. وقد أتاحت هذه الطرق تحكمًا ممتازًا في خصائص متعددات الفلورين. يظهر البوليمر المشترك فلورين-ثيوفين-بنزوثياديازول الموضح أعلاه، مع فجوة نطاق تبلغ 1.78 إلكترون فولت عندما تكون السلاسل الجانبية ألكوكسي ، [ 11 ] باللون الأزرق لأنه يمتص في الأطوال الموجية الحمراء.

تُستخدم المونومرات للحصول على مشتق البوليفلورين المعقد (بوليمر مشترك من الفلورين والأوكساديازول والبنزين ). تعتمد بلمرة سوزوكي هذه على تفاعل اقتران متقاطع بالبلاديوم بين المونومرات مع الهالوجينات وإسترات البورونيك . [ 13 ] [ 35 ]
ناتج التفاعل المذكور أعلاه (المادة الأرجوانية الموضحة في الصورة أعلاه)

تصميم

تسمح كيمياء الاقتران الحديثة بالتحكم في خصائص أخرى للبوليفلورينات من خلال تطبيق تصميمات جزيئية معقدة.

بنية مشتق معقد من متعدد الفلورين. يحتوي على العديد من المونومرات، بما في ذلك الفلورين في أقصى اليمين، مما يمنحه خصائص مرغوبة [ 13 ]

يتميز التركيب البوليمري الموضح أعلاه بعائد كمي ممتاز للتألق الضوئي (يعود ذلك جزئيًا إلى مونومر الفلورين)، واستقرار ممتاز (بفضل مونومر الأوكساديازول المشترك)، وذوبانية جيدة (بفضل سلاسله الجانبية الألكيلية المتعددة والمتفرعة)، كما يحتوي على سلسلة جانبية أمينية لتسهيل ربطه بجزيئات أخرى أو بركيزة. [ 13 ] يمكن تغيير لون تألق البوليفلورينات، على سبيل المثال (من الأزرق إلى الأخضر المصفر) بإضافة مجموعات وظيفية تشارك في نقل البروتون داخل الجزيء في الحالة المثارة. يسمح استبدال السلاسل الجانبية الألكوكسية بمجموعات جانبية كحولية بتبديد الطاقة (وانزياح أحمر في الانبعاث) من خلال نقل عكسي للبروتون من الكحول إلى النيتروجين (على الأوكساديازول). صُممت هذه التراكيب الجزيئية المعقدة لتتمتع بهذه الخصائص، ولم يكن من الممكن تحقيقها إلا من خلال التحكم الدقيق في ترتيبها ووظائف مجموعاتها الجانبية.

التطبيقات

الثنائيات العضوية الباعثة للضوء (OLEDs)

في السنوات الأخيرة، ركزت العديد من الجهود الصناعية على ضبط لون الضوء باستخدام البوليفلورينات. وقد وُجد أنه من خلال تطعيم البوليفلورينات بمواد باعثة للضوء الأخضر أو ​​الأحمر، يمكن ضبط اللون المنبعث من البوليمرات. ونظرًا لأن متجانسات البوليفلورين تُصدر ضوءًا أزرق عالي الطاقة، فإنها قادرة على نقل الطاقة عبر نقل طاقة رنين فورستر (FRET) إلى مصادر باعثة للطاقة المنخفضة. إضافةً إلى التطعيم، يمكن ضبط لون البوليفلورينات عن طريق البلمرة المشتركة لمونومرات الفلورين مع مونومرات أخرى ذات فجوة نطاق طاقة منخفضة . وقد قام باحثون في شركة داو كيميكال بتصنيع العديد من البوليمرات المشتركة القائمة على الفلورين من خلال البلمرة المشتركة المتناوبة باستخدام 5،5-ثنائي برومو-2،2-بيثيوفين، الذي أظهر انبعاثًا أصفر، و4،7-ثنائي برومو-2،1،3-بنزوثياديازول، الذي أظهر انبعاثًا أخضر. كما أن هناك أنواعًا أخرى من البلمرة المشتركة مناسبة أيضًا. أجرى باحثون في شركة IBM عملية بلمرة عشوائية مشتركة للفلورين مع 3،9(10)-ثنائي بروموبيريلين، و4،4-ثنائي برومو-R-سيانوستيلبين، و1،4-ثنائي(2-(4-بروموفينيل)-1-سيانوفينيل)-2-(2-إيثيل هكسيل)-5-ميثوكسي بنزين. لم تكن هناك حاجة إلا لكمية ضئيلة من المونومر المشترك، حوالي 5%، لضبط انبعاث البوليفلورين من الأزرق إلى الأصفر. يوضح هذا المثال أيضًا أنه من خلال إدخال مونومرات ذات فجوة نطاق طاقة أقل من مونومر الفلورين، يمكن ضبط اللون المنبعث من البوليمر. [ 20 ]

تمت دراسة استبدال المجموعات الوظيفية المختلفة في الموضع التاسع كوسيلة للتحكم في اللون المنبعث من البوليفلورين. في السابق، حاول الباحثون وضع بدائل ألكيلية في الموضع التاسع، ولكن تبين أن وضع مجموعات أكبر حجمًا، مثل مجموعات ألكوكسي فينيل، يُحسّن استقرار انبعاث الضوء الأزرق في البوليمرات ويُحسّن أداء ثنائيات باعثة للضوء (مقارنةً بالبوليمرات التي تحتوي على بدائل ألكيلية في الموضع التاسع). [ 21 ]

الخلايا الشمسية البوليمرية

خلية شمسية مصنوعة من مزيج بوليمر PCBM على نطاق المختبر . وتُستخدم البوليفلورينات في أجهزة مماثلة.

تُستخدم البوليفلورينات أيضًا في الخلايا الشمسية البوليمرية نظرًا لقدرتها على ضبط الخصائص. يسمح التبلمر المشترك للفلورين مع مونومرات أخرى للباحثين بتحسين امتصاص الطاقة ومستويات الطاقة الإلكترونية كوسيلة لزيادة أداء الخلايا الكهروضوئية. على سبيل المثال، من خلال خفض فجوة النطاق للبوليفلورينات، يمكن تعديل طيف امتصاص البوليمر ليتوافق مع منطقة ذروة تدفق الفوتونات في الطيف الشمسي . [ 11 ] [ 36 ] يساعد هذا الخلية الشمسية على امتصاص المزيد من طاقة الشمس وزيادة كفاءة تحويل الطاقة ؛ وقد حققت البوليمرات المشتركة ذات البنية المانحة-المستقبلة للفلورين كفاءات تزيد عن 4% عند دفع حافة امتصاصها إلى 700  نانومتر. [ 37 ]

تم رفع جهد الخلايا الشمسية البوليمرية أيضًا من خلال تصميم البوليفلورينات. تُصنع هذه الأجهزة عادةً بمزج جزيئات مستقبلة للإلكترونات وأخرى مانحة لها، مما يساعد على فصل الشحنات لتوليد الطاقة. في الخلايا الشمسية المصنوعة من مزيج البوليمرات، يتحدد الجهد الناتج عن الجهاز بالفرق بين مستوى طاقة أعلى مدار جزيئي مشغول (HOMO) للبوليمر المانح للإلكترونات ومستوى طاقة أدنى مدار جزيئي غير مشغول (LUMO) للجزيئات المستقبلة للإلكترونات. بإضافة جزيئات جانبية ساحبة للإلكترونات إلى البوليمرات المترافقة، يمكن خفض مستوى طاقة HOMO الخاص بها. [ 36 ] على سبيل المثال، بإضافة مجموعات سالبة كهربائيًا إلى نهاية السلاسل الجانبية المترافقة، تمكن الباحثون من خفض مستوى طاقة HOMO لبوليمر مشترك من البوليفلورين إلى -5.30 إلكترون فولت، ورفعوا جهد الخلية الشمسية إلى 0.99 فولت. [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ]

تستخدم الخلايا الشمسية البوليمرية التقليدية جزيئات الفوليرين كمستقبلات للإلكترونات نظرًا لانخفاض مستوى طاقة LUMO فيها (ارتفاع ألفة الإلكترون ). ومع ذلك، فإن قابلية ضبط البوليفلورينات تسمح بخفض مستوى طاقة LUMO فيها إلى مستوى مناسب لاستخدامها كمستقبلات للإلكترونات. ولذلك، استُخدمت أيضًا بوليمرات البوليفلورين المشتركة في الخلايا الشمسية المصنوعة من مزيج البوليمرات، حيث تسمح خصائصها في استقبال الإلكترونات وتوصيلها وامتصاص الضوء بأداء الجهاز. [ 39 ] [ 40 ]

مراجع

  1. 1 2 هودجكينسون، دبليو آر؛ ماثيوز، إف إي (1883). "23- ملاحظة حول بعض مشتقات الفلورين، C13H10 " . مجلة الجمعية الكيميائية، المعاملات . 43 : 163-172 . doi : 10.1039 /CT8834300163 .
  2. ↑ "الفلورين" . حوليات الكيمياء الفيزيائية 12 ( 4): 222. 1867.
  3. ↑ فوغان، جي إيه؛ غرانت، دي دبليو (1954). "تحديد الفلورين في أجزاء القطران". المحلل . 79 (945): 776-779 . Bibcode : 1954Ana....79..776V . doi : 10.1039/AN9547900776 .
  4. ↑ سميدلي، إيدا (1905). "CXXV.—دراسات حول أصل اللون. مشتقات الفلورين" . مجلة الجمعية الكيميائية، المعاملات . 87 : 1249-1255 . doi : 10.1039/CT9058701249 .
  5. ↑ ساويكي، يوجين (1952). "اختبار تمييز الألوان لمشتقات الفلورين". الكيمياء التحليلية . 24 (7): 1204-1205 . doi : 10.1021/ac60067a042 .
  6. ↑ بيل، فيرنون ل. (1976). "علاقات بنية البوليميد وخواصه. 1. بوليمرات من ثنائي أمينات مشتقة من الفلورين". مجلة علوم البوليمرات، الجزء أ: كيمياء البوليمرات . 14 (1): 225-235 . Bibcode : 1976JPoSA..14..225B . doi : 10.1002/pol.1976.170140119 .
  7. 1 2 فريسة، فون فينزينز؛ شيندلباور، هيلموث؛ كملكا، ديتر (1973). "Versuche zur Polymerisation von Fluoren". يموت Angewandte الجزيئات الكيميائية الكبيرة . 28 : 137– 143. دوى : 10.1002/apmc.1973.050280111 .
  8. 1 2 والتمان، روبرت جيه؛ بارجون، يواكيم (1985). "البلمرة الكهربائية للهيدروكربونات متعددة الحلقات: تأثيرات المستبدلات وعلاقات التفاعل/البنية". مجلة الكيمياء التحليلية الكهربائية . 194 : 49-62 . doi : 10.1016/0022-0728(85)87005-4 .
  9. 1 2 راولت-بيرتيلو، جويل؛ سيمونيه، جاك (1985). "الأكسدة الأنودية للفلورين وبعض مشتقاته - شروط تكوين بوليمر موصل جديد". مجلة الكيمياء التحليلية الكهربائية . 182 : 187-192 . doi : 10.1016/0368-1874(85)85452-6 .
  10. 1 2 باي، تشيبينغ؛ يانغ، يانغ (1996). "التألق الضوئي والتألق الكهربائي الفعال من متعدد الفلورين القابل للذوبان". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 118 (31): 7416-7417 . doi : 10.1021/ja9615233 .
  11. 1 2 3 4 5 بوندجارد، إيفا؛ كريبس، فريدريك سي. (2007). "بوليمرات ذات فجوة نطاق منخفضة للخلايا الكهروضوئية العضوية" (ملف PDF) . مواد الطاقة الشمسية والخلايا الشمسية . 91 (11): 954-985 . doi : 10.1016/j.solmat.2007.01.015 .
  12. ↑ سيرينغهاوس، هـ.؛ ويلسون، ر. ج.؛ فريند، ر. هـ.؛ إنباسيكاران، م.؛ وو، و.؛ وو، إ. ب.؛ غريل، م.؛ برادلي، د. د. س. (2000). "تحسين الحركة في ترانزستورات تأثير المجال المصنوعة من البوليمرات المترافقة من خلال محاذاة السلاسل في طور بلوري سائل". رسائل الفيزياء التطبيقية . 77 (3): 406-408 . Bibcode : 2000ApPhL..77..406S . doi : 10.1063/1.126991 .
  13. 1 2 3 4 لي، كانغوون؛ مايسل، كاتارينا؛ رويارد، جان ماري؛ غولاري، أردوغان؛ كيم، جينسانغ (2008). "الكشف الحساس والانتقائي عن الحمض النووي بدون علامات باستخدام المصفوفات الدقيقة القائمة على البوليمرات المترافقة والصبغة المتداخلة". كيمياء المواد . 20 (9): 2848-2850 . doi : 10.1021/cm800333r .
  14. ↑ ديلو، كلاي (2010-06-07). "مستشعر ليزري قادر على رصد آثار أبخرة المتفجرات حتى عند التركيزات المنخفضة للغاية" . مجلة العلوم الشعبية . مؤسسة بونير . تاريخ الاسترجاع: 2011-03-28 .
  15. ↑ هيوز، إي دي؛ لو فيفر، سي جي؛ لو فيفر، آر جيه دبليو (1937). "35. بنية بعض مشتقات الفلورين والفلورينون". مجلة الجمعية الكيميائية، المعاملات : 202-207 . doi : 10.1039/JR9370000202 .
  16. ↑ بيرنز، د.م.؛ إيبول، جون (1954). "البنية الجزيئية للفلورين" . مجلة نيتشر . 173 (4405): 635. Bibcode : 1954Natur.173Q.635B . doi : 10.1038/173635a0 . S2CID 4184730 . 
  17. ↑ كوهني، رولف ج. (2005). "مصادر اللون". اللون: مقدمة في الممارسة والمبادئ ( الطبعة الثانية). هوبوكين، نيوجيرسي: جون وايلي وأولاده، ص 14. ISBN   9780471660064.
  18. 1 2 3 4 5 شيرف، أولريش؛ نيهر، ديتر؛ غريمسديل، أندرو؛ مولين، كلاوس (2008). "بوليفينيلينات جسرية من بوليفلورينات إلى بوليمرات سلمية: التحكم في اللون عن طريق البلمرة المشتركة". بوليفلورينات . لايبزيغ، ألمانيا: سبرينغر. ص 10-18 . doi : 10.1007/978-3-540-68734-4 . ISBN  978-3-540-68733-7.
  19. 1 2 3 لوكلير، ماريو (2001). "البوليفلورينات: عشرون عامًا من التقدم". مجلة علوم البوليمرات، الجزء أ: كيمياء البوليمرات . 39 (17): 2867-2873 . Bibcode : 2001JPoSA..39.2867L . doi : 10.1002/pola.1266 .
  20. 1 2 3 4 تشو، نام سونغ؛ هوانغ، دو هون؛ لي، جيونغ إيك؛ جونغ، بيونغ جون؛ شيم، هونغ كو (2002). "تخليق وضبط لون بوليمرات مشتركة جديدة قائمة على الفلورين". الجزيئات الكبيرة . 35 (4): 1224-1228 . Bibcode : 2002MaMol..35.1224C . doi : 10.1021/ma011155+ .
  21. 1 2 مو-جين، بارك؛ جي-هون لي؛ دو-هون هوانغ (2006). "تخليق وخصائص انبعاث الضوء لبوليمرات البوليفلورين الجديدة التي تحتوي على مونومر هيدرازون قائم على ثلاثي فينيل أمين". الفيزياء التطبيقية الحالية . 6 (4): 752-755 . Bibcode : 2006CAP.....6..752P . doi : 10.1016/j.cap.2005.04.033 .
  22. ↑ دو-هون، هوانغ؛ بون-وون كو؛ إن-نام كانغ؛ سونغ-هيون كيم؛ تايهيونغ زيونغ (نوفمبر 2004). "البوليمرات المترافقة القائمة على الفينوثيازين والفلورين في الثنائيات الباعثة للضوء وترانزستورات تأثير المجال". كيمياء المواد . 7 (7): 1298-1303 . doi : 10.1021/cm035264+ .
  23. ↑ بليزنيوك، في. إن.؛ إس. إيه. كارتر (6 نوفمبر 1998). "التدهور الكهربائي والضوئي للأغشية والأجهزة الباعثة للضوء القائمة على البوليفلورين". الجزيئات الكبيرة . 32 (2): 361-369 . Bibcode : 1999MaMol..32..361B . doi : 10.1021/ma9808979 .
  24. ↑ ميتيفا، ت.؛ مايزل، أ.؛ نول، و.؛ نوثوفر، هـ. ج.؛ شيرف، يو.؛ مولر، د. س.؛ ميرهولز، ك.؛ ياسودا، أ.؛ نيهر، د. (2001). "تحسين أداء الثنائيات العضوية الباعثة للضوء القائمة على البوليفلورين عبر التغطية الطرفية" . المواد المتقدمة . 13 (8): 565-570 . doi : 10.1002/1521-4095(200104)13:8 < 565::AID-ADMA565 > 3.0.CO ; 2-W . ISSN 0935-9648 . 
  25. 1 2 شين، يو؛ ون، واجهة المستخدم الرسومية؛ تسنغ، ون جينغ؛ تشاو، لي؛ تشو، شينغ رونغ؛ فان، تشو لي؛ فنغ، جيا تشون؛ وانغ، ليان هوي؛ وي، وي؛ بنغ، بو؛ تساو، يونغ؛ هوانغ، وي (2005). “البوليفلورينات المحتوية على أوكساديازول مفرط الامتياز: نحو مصابيح PLED ذات الضوء الأزرق المستقر”. الجزيئات الكبيرة . 38 (16): 6755–6758 . بيب كود : 2005MaMol..38.6755X . دوى : 10.1021/ma050833f .
  26. ↑ لوبتون، جيه إم؛ كريج، إم آر؛ ماير، إي دبليو (2002). "انبعاث العيوب على السلسلة في البوليفلورينات الكهروضوئية" . رسائل الفيزياء التطبيقية . 80 (24): 4489-4491 . Bibcode : 2002ApPhL..80.4489L . doi : 10.1063/1.1486482 .
  27. 1 2 لي، جيونغ-إيك؛ كليرنر، جيريت؛ ديفي، مارك هـ.؛ ميلر، روبرت د. (1999). "ضبط اللون في البوليفلورينات عن طريق البلمرة المشتركة مع مونومرات ذات فجوة نطاق منخفضة" . المعادن الاصطناعية . 102 ( 1-3 ): 1087-1088 . doi : 10.1016/S0379-6779(98)01364-2 .
  28. 1 2 هو، تشيونغ؛ شو، شين؛ غو، تينغ؛ تسنغ، شيانغهوا؛ لو، سويليان؛ يانغ، ليتينغ (2010). "تخليق وخصائص الخلايا الكهروضوئية لبوليمرات مشتركة أساسها الفلورين ذات وحدات فجوة نطاق ضيقة على السلسلة الجانبية". المجلة الأوروبية للبوليمرات . 46 (12): 2365-2371 . doi : 10.1016/j.eurpolymj.2010.09.015 .
  29. ↑ فوكودا، ماساهيكو؛ ساوادا، كيجي؛ يوشينو، كاتسومي (1993). "تخليق مشتقات البوليفلورين الموصلة القابلة للانصهار والذوبان وخصائصها". مجلة علوم البوليمرات، الجزء أ . 31 (10): 2465-2471 . Bibcode : 1993JPoSA..31.2465F . doi : 10.1002/pola.1993.080311006 .
  30. ↑ فوكودا، ماساهيكو؛ ساوادا، كيجي؛ يوشينو، كاتسومي (1989). "بوليمر (9-ألكيل فلورين) وبوليمر (9،9-ثنائي ألكيل فلورين) موصلان قابلان للانصهار وخصائصهما". المجلة اليابانية للفيزياء التطبيقية . 28 (8): L1433– L1435. Bibcode : 1989JaJAP..28L1433F . doi : 10.1143/JJAP.28.L1433 . S2CID 120685112 . 
  31. ↑ رانجر، ماكسيم؛ روندو، داني؛ لوكلير، ماريو (1997). "مشتقات جديدة محددة جيدًا من متعدد (2،7-فلورين): التألق الضوئي والتطعيم القاعدي". الجزيئات الكبيرة . 30 (25): 7686-7691 . Bibcode : 1997MaMol..30.7686R . doi : 10.1021/ma970920a .
  32. ↑ لين، يينغ؛ يي، تينغ لينغ؛ ما، دونغ غي؛ تشين، تشي كوان؛ داي، يان فنغ؛ لي، يونغ شي (2010). "بولي فلورين باعث للضوء الأزرق مُعدَّل بسلاسل جانبية ثنائية القطب من ثلاثي فينيل أمين وسيانوفينيل فلورين". مجلة علوم البوليمرات، الجزء أ: كيمياء البوليمرات . 48 (24): 5930-5937 . Bibcode : 2010JPoSA..48.5930L . doi : 10.1002/pola.24406 .
  33. ↑ تشو، هـ.ن؛ كيم، ج.ك؛ كيم، س.ي؛ سونغ، ن.و؛ كيم، د. (1999). "البوليمرات المشتركة الإحصائية للثنائيات الباعثة للضوء الأزرق". الجزيئات الكبيرة . 32 (5): 1476-1481 . Bibcode : 1999MaMol..32.1476C . doi : 10.1021/ma981340w .
  34. ↑ ستيفان، ميهايلا سي؛ خافيير، آنا إي؛ أوساكا، إيتارو؛ مكولوغ، ريتشارد دي (2009). "طريقة تبادل غرينيارد (GRIM): نحو طريقة شاملة لتخليق البوليمرات المترافقة". الجزيئات الكبيرة . 42 (1): 30-32 . Bibcode : 2009MaMol..42...30S . doi : 10.1021/ma8020823 .
  35. ↑ لي، كانغوون؛ كيم، هيونغ جون؛ تشو، جاي تشول؛ كيم، جينسانغ (2007). "مشتقات بولي (أوكساديازول) مترافقة مستقرة كيميائيًا وضوئيًا: مقارنة مع البولي ثيوفينات وبولي (بارا-فينيلين إيثينيلين)". الجزيئات الكبيرة . 40 (18): 6457-6463 . Bibcode : 2007MaMol..40.6457L . doi : 10.1021/ma0712448 .
  36. 1 2 3 دينلر، جيل؛ شاربر، ماركوس C.؛ برابيك، كريستوف ج. (2009). "الخلايا الشمسية البوليمرية الفوليرين السائبة غير المتجانسة" . مواد متقدمة . 21 (13): 1– 16. دوي : 10.1002/adma.200801283 .
  37. 1 2 هوانغ، فاي؛ تشين، كونغ-شيه؛ يب، هين-لاب؛ هاو، ستيفن ك.؛ أكتون، أورب؛ تشانغ، يونغ؛ لو، جينغدونغ؛ جين، أليكس ك.-ي. (2009). "تطوير بوليمرات مترافقة جديدة ذات سلاسل جانبية مانحة-جسر باي-مستقبلة لخلايا شمسية عالية الأداء". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 131 (39): 13886-13887 . doi : 10.1021/ja9066139 . PMID 19788319 . 
  38. ↑ برابيك، كريستوف؛ جوريسانكر، سرينيفاس؛ هولز، جوناثان؛ ليرد، دارين؛ جيا، شيجون؛ ويليامز، شون (2010). "خلايا شمسية ذات وصلة غير متجانسة من البوليمر والفوليرين". المواد المتقدمة . 22 (34): 3839-3856 . doi : 10.1002/adma.200903697 . PMID 20717982. S2CID 13848611 .  
  39. ↑ ماكنيل، كريستوفر؛ غرينهام، نيل (2009). "مزيجات البوليمرات المترافقة للإلكترونيات الضوئية". المواد المتقدمة . 21 ( 38-39 ): 3840-3850 . doi : 10.1002/adma.200900783 . S2CID 5272193 . 
  40. ↑ فينسترا، سيورد؛ لوس، يواكيم؛ كرون، يان (2007). "البنية النانوية للخلايا الشمسية القائمة على مزيج من البوليمرات المترافقة النقية" . التقدم في الخلايا الكهروضوئية: البحوث والتطبيقات . 15 (8): 727-740 . doi : 10.1002/pip.796 .

للمزيد من القراءة