Syntéza a charakterizácia nových polymérov na báze tiazolo[5,4-d]tiazolu ako fotoaktívnych materiálov

Syntéza a charakterizácia nových polymérov na báze tiazolo[5,4-d]tiazolu ako fotoaktívnych materiálov

Celkové hodnotenie

Vedecká práca
96%
Prevedenie (dizajn)
96%
Diskusná interakcia
98%
PoužívateľVedecká prácaDizajnDiskusná interakcia
Alena Opálková Šišková100%100%100%
Ing. Helena Svajdlenková Phd.100%100%100%
Ing. Róbert Balogh100%100%100%
Bc. Monika Majerčíková100%100%100%
Mgr. Mária Baňasová PhD.100%100%100%
RNDr. Michal Procházka Procházka PhD.100%100%100%
Ing. Nikol Bugárová100%100%100%
Ing. Zuzana Brnoliaková PhD.80%60%100%
RNDr. Dmitrij Bondarev PhD.80%100%80%
ISBN: 978-80-972360-2-1

Syntéza a charakterizácia nových polymérov na báze tiazolo[5,4-d]tiazolu ako fotoaktívnych materiálov

Róbert Balogh1 , Martin Danko , Anita Eckstein-Andicsová , Erika Kozma2 ,
1 Ústav polymérov SAV, Bratislava, Slovenská republika
2 Istituto per lo Studio delle Macromolecole, CNR, Via Alfonso Corti 12, 20133 Milano, Italy
robert.balogh@savba.sk

Organické opto-elektronické systémy sa stále vyvíjajú a skúmajú sa nové možnosti zvýšenia efektivity konverzie slnečnej energie na elektrickú energiu. Ako fotoaktívne materiály v organických solárnych článkoch ale aj v iných aplikáciach v oblasti organickej elektroniky boli v posledných rokoch často používané polyméry na báze tiazolo[5,4-d]tiazolu. Tiazolotiazoly, kondenzované (bi)heterocykly predstavujú elektrónovo-akceptorný systém s vysokou oxidačnou stabilitou a rigidnou planárnou štruktúrou. Ich deriváty našli uplatnenie ako svetelné urýchľovače vo fotografických materiáloch aj ako polovodiče. Aj napriek veľkému aplikačnému potenciálu týchto molekúl sa stále v ich výskume nájde dostatok priestoru na prípravu materiálov s lepšími vlastnosťami využiteľnými v oblasti organickej elektroniky [1-4]. Cieľom tejto práce bolo zosyntetizovať tri polyméry obsahujúce okrem tiazolotiazolovej jednotky aj fluorénovú, diketopyrolopyrolovú a tiofénovú jednotku, následne potvrdiť ich štruktúru pomocou dostupných spektrálnych metód (NMR, FTIR) a študovať ich fotofyzikálne vlastnosti v roztokoch alebo pevných filmoch UV-Vis a fluorescenčnej spektroskopie.

Tiazolotiazolový monomér bol pripravený z tiofén-2-karbaldehydu a z ditiooxamidu a následne použitý do kopolymerizácie s ďalšími monomérnymi jednotkami pomocou Suzukiho kaplingu. Novosyntetizované materiály budú aplikované do modelových zariadení a následne sa budú študované ich optoelektronické vlastnosti. Tieto pokročilé experimenty budú prebiehať v spolupráci s talianskymi partnermi.

Poďakovanie: 

Táto práca vznikla za finančnej podpory grantov VEGA 2/0158/17; 2/0161/17 a APVV 15-0545.

Zdroje: 

[1] N. G. Smirnova, I. V. Zavarzin, and M. M. Krayushkin, Chem. Heterocycl. Compd., vol. 42, no. 2, pp. 144–165, 2006.
[2] S. Ando, J. Nishida, Y. Inoue, and Y. Yamashita, Science (80-. )., no. C, pp. 1787–1790, 2004.
[3] G. Reginato, A. Mordini, L. Zani, M. Calamante, and A. Dessì, European J. Org. Chem., vol. 2016, pp. 233–251, 2016.
[4] V. Benin, A. T. Yeates, and D. Dudis, J. Heterocycl. Chem., vol. 45, no. 3, pp. 811–819, 2008.

Diskusia

Ako dlho (dni? hodiny?) trva synteza takychto nových polymérov na báze tiazolo[5,4-d]tiazolu. Mozete porovnat stabilitu a fyzikalno-chemicke vlastnosti vasich novych polymerov s inymi podobnymi latkami, systetizovanymi inymi vedeckymi skupinami, v com je ich konkurencna vyhoda?

Syntéza týchto látok trvá niekoľlko hodín až dní. Prvotné experimenty boli pripravované 10 hodín, a získali sme krátke oligoméry. Našou snahou bude optimalizovať syntézu, aby sme získali polyméry s vyššou molekulovou hmotnosťou. Tým, že sme na začiatku riešení problematiky deriváty charakterizovali nami dostupnými spektrálnymi metódami (UV-VIS a emisné spektrá). Tie výsledky nám predikujú aplikovateľnosť týchto látok v optoelektronike. Okrem optimalizácii syntézy v súčasnosti prebieha stanovenie aj iných fyzikálno-chemických vlastností týchto látok. Nakoľlko tieto a podobné zlúčeniny boli málo študované, získané poznatky sú úžitočné pri návrhov systémov pre optoelektroniku.

Dobry pan Balogh,

ako riesite problemy s rozpustnostou?

Dobrý deň!

Tu prezentované zlúčeniny sú dobre rozpustné v bežných organických rozpúšťadlách. Túto vlastnoť zabezpečujú dlhé alkylové reťazce vo východiskových monomérov.

Pekna práca !

Ďakujem!

Ocenujem test vplyvu solventu na emissiu kopolyméru AK-PTZ-1 v pritomnosti 0%, 5% a 15% monomeru DBTFPP.

Ďakujem! Som rád, že práca sa Vám páčila.

Veľmi pekná práca.

Ďakujem pekne.

Zdravím,
absorpčné spektrá pripravených látok vyzerajú naozaj sľubne pre využitie vo fotovoltike. Predpokladám, že tieto materiály by mali byť použité ako farbivá v DSSC. Máte v pláne pripravovať Vy, alebo Vaši partneri aj kompletné fotovoltické články?

Naši partneri v Taliansku budú pripraviť kompletné fotovoltaické články.

Interesting work, dear colleague.
However, I have some remarks and questions. 1) ThTh and TzTz refers to the same structure? 2) PTzTz-1 has average Mn 1270 Da. It is very probable a mixture of oligomers with tetramer as a major compound. Could you discuss the influence of molecular weight on the absorption and emission properties? It is something known about saturation conjugation length of thiazolothiazole-based materials? 3) What about molecular-weight characterization of AK-PTZ series? In case of copolymerization of four monomers you should have in addition some NMR data to verify that all the units are incorporated in the main chain. 4) Do you plan to investigate energetic levels (HOMO,LUMO) of your compoundS?

1)Yes, ThTh and TzTz refers to the same structure.
2)Molecular weight shoud influences the absorbtion and emission properties, but we have failed to prepare polymers with higher molecular masses so we don´t know.
3)The NMR spectras and MALDI-TOF experiment confirm, that the presented compounds are oligomers.
4)Cyclic voltammetry have done to investigate the HOMO and LUMO levels of these compounds. Due to shortage of time the spectras have been not added to the presentation.

Dobrý deň,
práca sa mi veľmi páči, predovšetkým potencialne využitie v praxi vo fotovoltaických člankoch novej generácie. Pekne a prehľadne spracovaná prezentácia.

Ďakujem! Som rád, že práca sa Vám páčila.