Dotacija

Projektas “Ultrasparčių fotoelektrinių vyksmų organinės elektronikos medžiagose tyrimas optiniais metodais” yra remiamas Europos Socialinio fondo pagal visuotinės dotacijos programą.

Projekto santrauka

Projekto tikslas yra suprasti ultrasparčiosios krūvininkų, ir eksitonų dinamikos  procesus organinės optoelektronikos medžiagose ir išmokti juos valdyti siekiant optimizuoti optoelektrinių prietaisų veikimą. Pagrindinis dėmesys bus skiriamas krūvininkų porų fotogeneracijai, jų pradiniam išsiskyrimui, bei  paradiniam sukurtų krūvininkų judėjimui. Kadangi šie reiškiniai glaudžiai siejasi su eksitonų savybėmis tai bus tiriami ir eksitonų formavimosi, transformacijų, relaksacijos ir difuzijos reiškiniai. Šie procesai organinėse medžiagose  vyksta labai sparčiai todėl jų tyrimams bus naudojami ultraspartūs optiniai ir optoelektriniai tyrimo metodai.

Eksperimentiniai tyrimai bus derinami su teoriniais elektroninių būsenų savybių tyrimais  kvaninės chemijos metodais, bei skaitmeniniais Monte Karlo eksperimentais. 

Pagrindinis projekto išskirtinumas yra tai, kad optoelektrinius vyksmus mes tirsime optiniais metodais, kurie mums leis pasiekti femtosekundinę laikinę skyrą.  Mes stebėsime krūvininkų judėjimą jų generacijos momentu ir iš kart po generacijos, jiems lokalizuojantis gaudyklėse, t.y. prieš formuojantis rutiniškai matuojamam parametrui – makroskopiniam judriui. Būtent tokie procesai vyksta Saulės elementuose ir didele dalimi  lemia jų našumą. Jie taip pat svarbūs organiniuose šviesos dioduose ir kituose plonasluoksniuose prietaisuose, tačiau dėl eksperimentinių sunkumų iki šiol beveik nebuvo tiriami. Mes tirsime bendruosius ultrasparčiūjų transformacijų ir relaksacinių vyksmų mechanizmus, bei jų priklausomybę nuo medžiagų cheminės ir morfologinės sandaros. Eksperimentinio tyrimo sunkumus mums padės įveikti mūsų laboratorijoje išvystyti elektriniu lauku moduliuotų skirtuminės sugerties ir liuminescencijos dinamikų matavimo metodai  bei ultraspartūs krūvininkų judėjimo tyrimo metodai pagrįsti elektrinio lauko matavimais dinaminiu Štarko efektu bei antrosios optinės harmonikos generacija.

Projekto tikslai ir uždaviniai

 

Pagrindinis projekto tikslas yra geriau suprasti šiuos procesus ir išmokti juos valdyti siekiant optimizuoti jais pagrįstų optoelektrinių prietaisų veikimą. Šiam tikslui pasiekti reikės išspręsti šiuos pagrindinius uždavinius:

  • Kurti naujus ir patobulinti jau esamus tyrimo metodus, bei jiems įgyvendinti reikalingą eksperimentinę įrangą, būtent: a) eksitonų difuzijos tyrimo metodus, b) ultrasparčius krūvininkų generacijos tyrimo metodus paremtus fluorescencijos gesinimu, skirtuminės sugerties moduliacija elektriniu lauku, c) ultrasparčiais elektrinio lauko ir srovės tyrimo metodus.
  • Detaliai ištirti krūvininkų generacijos vyksmus konjuguotuosiuose polimeruose, jų mišiniuose, molekuliniuose stikluose, multifunkcinėse molekulinėse medžiagose. Ištirti jų dinamikos priklausomybes nuo elektrinio lauko, temperatūros.
  • Ištirti krūvininkų judrio dinamiką, pagrindinį dėmesį skiriant ultrasparčiai pradinei daliai, įvairios struktūros molekulinėse medžiagose: netvarkios struktūros ir orientuotų grandinių konjuguotuose polimeruose, jų mišiniuose, molekuliniuose stikluose, polimerų ir fulerenų mišiniuose.
  • Eksitonų ir krūvininkų judėjimo modelius patikrinti juos  modeliuojant Monte Karlo metodais. Kvantinės chemijos metodais suskaičiuoti tiriamų medžiagų elektroninę sandarą, būtent eksitonų, krūvio pernašos būsenų ir krūvininkų energijas, krūvio tankio pasiskirstymą.

Atliktas tyrimas padės atskleisti eksitoninių būsenų organinėse medžiagose skilimo į krūvininkus, krūvininkų judėjimo formuojantis silpnai surištų krūvininkų poroms, bei pradinio judrio dėsningumus.

Bus siekiama išsiaiškinti tiriamų vyksmų ir medžiagų struktūros sąryšius. Pavyzdžiui, nustatyti krūvininkų judėjimo polimerinės grandinės viduje ir šuolių tarp grandinių spartas. Išsiaiškinti kokiomis sąlygomis eksitonai skyla krūvininkams atsiskiriant tarp konjuguotųjų segmentų ir tarp grandinių, kokį didžiausią krūvininkų judrį galima pasiekti idealiai tvarkingoje polimerinėje grandinėje.