リビング結晶化駆動型自己組織化による固体ドナー-アクセプター同軸ヘテロ接合ナノワイヤ

Solid-State Donor-Acceptor Coaxial Heterojunction Nanowires via Living Crystallization-Driven Self-Assembly.

• Huda Shaikh
• Xu-Hui Jin
• Robert L Harniman
• Robert M Richardson
• George R Whittell
• Ian Manners

抄録

ナノスケールでの共役系高分子からの有機ヘテロ接合の創製は、光電子デバイスへの応用が期待されることから、近年注目を集めている。ここでは、我々は、二次結晶化ステップに続くシード成長"リビング結晶化駆動型自己組織化"法を使用して制御された寸法を持つ様々な直線的にセグメント化されたナノワイヤヘテロ接合にアクセスするための汎用性の高い合成戦略の概念実証結果を報告する。具体的には、我々は、ソルボ親和性のポリ（エチレングリコール）（PEG）コロナ、およびドナーとして機能するポリ（ジ-n-ヘキシルフルオレン）（PDHF）、およびアクセプターとして機能するポリ（3-(2'-エチル)ヘキシルチオフェン（P3EHT）の外側の結晶コアからなる内部結晶コアを有する同軸およびまたセグメント化されたB-A-BおよびA-B-Aナノワイヤの作成を記述する。後者は、ナノワイヤ全体に沿って、または中央セグメントまたは末端ブロックのみに存在します。これらのアセンブリは、いずれかの材料に由来する繊維状の種子を使用して、2種類のπ共役ポリマービルディングブロック、トリブロックコポリマーPDHF-b-P3EHT-b-PEGおよびジブロックコポリマーPDHF-b-PEGのシード成長によって作成されました。固体状態のドナーブロックとアクセプターブロックの両方を持つナノワイヤーは、PDHFの内側コアからP3EHTの外側コアへのフェルスター共鳴エネルギー移動（FRET）を示し、これは蛍光分光法とレーザー共焦点走査型蛍光顕微鏡（LCSM）によって特徴付けられた。内側PDHFコアと外側P3EHTコアを有する固体同軸ヘテロ接合におけるFRETは、P3EHTブロックが溶媒和された直接類似系と比較して増強された。

The creation of organic heterojunctions from conjugated polymers on the nanoscale has attracted recent attention as a consequence of their considerable potential in optoelectronic devices. Herein, we report proof-of-concept results on a versatile synthetic strategy to access various linearly segmented nanowire heterojunctions with controlled dimensions using the seeded growth "living crystallization-driven self-assembly" method followed by a secondary crystallization step. Specifically, we describe the creation of coaxial and also segmented coaxial B-A-B and A-B-A nanowires with a solvophilic poly(ethylene glycol) (PEG) corona, and an inner crystalline core that consists of poly(di-n-hexylfluorene) (PDHF), which functions as a donor, and an outer crystalline core of poly(3-(2'-ethyl)hexylthiophene (P3EHT) which acts as an acceptor. The latter is present either along the entire nanowire, or solely in the central segment or in the terminal blocks. These assemblies were created by seeded growth of two types of π-conjugated polymeric building blocks, the triblock copolymer PDHF-b-P3EHT-b-PEG and the diblock copolymer PDHF-b-PEG, using fiber-like seeds derived from either material. The nanowires with both solid-state donor and acceptor blocks exhibit Förster resonance energy transfer (FRET) from the PDHF inner core to the P3EHT outer core which was characterized by fluorescence spectroscopy and laser confocal scanning fluorescence microscopy (LCSM). The FRET in the solid-state coaxial heterojunctions with an inner PDHF core and an outer P3EHT core was enhanced relative to the directly analogous system in which the P3EHT block was solvated.