CINXE.COM

<!DOCTYPE html> <html> <head> <base href="https://www.rfbr.ru/" /> <meta content="text/html; charset=UTF-8" http-equiv="content-type" /> <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0" /> <link rel="icon" href="/favicon.ico" type="image/x-icon"> <link rel="shortcut icon" href="/favicon.ico" type="image/x-icon"> <title>Высокорастворимые олигомерные производные фуллеренов с низкой энергией реорганизации и настраиваемыми электроноакцепторными свойствами для органической электроники</title> <meta content="" name="description"> <meta content="" name="keywords"> <meta property="og:image" content="https://www.rfbr.ru//img/rffi.jpg" /> <meta property="og:title" content="Высокорастворимые олигомерные производные фуллеренов с низкой энергией реорганизации и настраиваемыми электроноакцепторными свойствами для органической электроники" /> <meta property="og:type" content="website" /> <meta property="og:description" content="" /> <meta property="og:url" content="https://www.rfbr.ru//best_projects/7" /> <link rel="preconnect" href="https://fonts.googleapis.com"> <link rel="preconnect" href="https://fonts.gstatic.com" crossorigin> <link href="css/fonts.css" media="all" rel="stylesheet" type="text/css"> <link href="css/bootstrap.min.css" media="all" rel="stylesheet" type="text/css"> <link href="css/style.css" media="all" rel="stylesheet" type="text/css"> <script type="text/javascript" src="js/jquery.min.js"></script> <script type="text/javascript" src="js/bootstrap.min.js"></script> <script> m=0; $(function() { $(".nav-item").on("mouseover",function() { $(".nav-item").find(".nav-link").removeClass("overed"); $(".dropdown-menu").hide(); if (($(this).next().length>0 && $(this).position().top==$(this).next().position().top) || ($(this).prev().length>0 && $(this).position().top==$(this).prev().position().top)) { if ($(this).find(".dropdown-menu").length>0) { showDropdown($(this)); } } }); $(".dropdown-menu").on("mouseout",function() { hideDropDown($(this)); }); $(".nav-link").on("mouseout",function() { if (event.pageX<$(this).offset().left || event.pageX>$(this).offset().left+$(this).width() || event.pageY<$(this).offset().top) { hideDropDown($(this).parent().find(".dropdown-menu")); // $(this).find(".dropdown-menu").hide(90); // $(this).find(".nav-link").removeClass("overed"); } }); $(".blank_href").on("click",function() { return first_href($(this)); }); }); function showDropdown(mm) { mm.find(".nav-link").addClass("overed"); mm.find(".dropdown-menu").show(); } function hideDropDown(mm) { mm.parent().find(".nav-link").removeClass("overed"); mm.hide(); } function first_href(t) { var h=t.parent().find(".dropdown-item").first().attr("href"); if (h.search('http')==-1) document.location.href=h; return false; } </script> </head> <body class="d-flex flex-column h-100"> <div class="shadow template h-100"> <nav class="navbar navbar-expand-lg navbar-light bg-light"> <div class="container-fluid template-inner"> <a class="navbar-brand" href="/"><img src="img/logo.png"></a> <button class="navbar-toggler" type="button" data-bs-toggle="collapse" data-bs-target="#navbarSupportedContent" aria-controls="navbarSupportedContent" aria-expanded="false" aria-label="Toggle navigation"> <span class="navbar-toggler-icon"></span> </button> <div class="collapse navbar-collapse" id="navbarSupportedContent"> <ul class="navbar-nav me-auto mb-2 mb-lg-0"> <li class="nav-item"><a class="nav-link blank_href" id="about" aria-current="page" href="">О Фонде</a><ul class="dropdown-menu"><li><a class="dropdown-item" id="about" href="objectives">Общие сведения</a></li><li><a class="dropdown-item" id="about" href="documents">Документы</a></li><li><a class="dropdown-item" id="about" href="best_projects">Результаты проектов</a></li><li><a class="dropdown-item" id="about" href="contacts">Контактная информация</a></li></ul></li> <li class="nav-item"><a class="nav-link" id="press-center" aria-current="page" href="press-center">Пресс-центр</a><ul class="dropdown-menu"><li><a class="dropdown-item" id="press-center" href="press-center/news_events">События и новости</a></li><li><a class="dropdown-item" id="press-center" href="press-center/classifieds">Объявления</a></li><li><a class="dropdown-item" id="press-center" href="press-center/press_about">Пресса об РФФИ</a></li><li><a class="dropdown-item" id="press-center" href="press-center/science_news">Новости науки</a></li><li><a class="dropdown-item" id="press-center" href="press-center/videos">Видео</a></li></ul></li> <li class="nav-item"><a class="nav-link blank_href" id="contest" aria-current="page" href="">Конкурсы</a><ul class="dropdown-menu"><li><a class="dropdown-item" id="contest" href="contests">Конкурсы и программы РФФИ</a></li><li><a class="dropdown-item" id="contest" href="project_search">Поиск по проектам и заявкам</a></li><li><a class="dropdown-item" id="contest" href="documents/conquest_documentation">Конкурсная документация</a></li><li><a class="dropdown-item" id="contest" href="expert_projects">Экспертные процедуры</a></li><li><a class="dropdown-item" id="contest" href="financial_support">Финансирование проектов</a></li></ul></li> <li class="nav-item"><a class="nav-link" id="library" aria-current="page" href="library">Библиотека</a><ul class="dropdown-menu"><li><a class="dropdown-item" id="library" href="library/books">Книги, изданные при поддержке РФФИ</a></li><li><a class="dropdown-item" id="library" href="library/bulletin">Вестник РФФИ, издание на русском языке</a></li><li><a class="dropdown-item" id="library" href="library/bulletin_eng">Вестник РФФИ, издание на английском языке</a></li><li><a class="dropdown-item" id="library" href="library/bulletin_humanities_social">Вестник РФФИ. Гуманитарные и общественные науки</a></li><li><a class="dropdown-item" id="library" href="library/popular_science_articles">Научно-популярные статьи и фотоматериалы</a></li><li><a class="dropdown-item" id="library" href="library/annotated_project_reports">Аннотированные отчеты по проектам РФФИ</a></li></ul></li> <li class="nav-item"><a class="nav-link blank_href" id="services" aria-current="page" href="">Сервисы</a><ul class="dropdown-menu"><li><a class="dropdown-item" id="services" href="https://kias.rfbr.ru" target="_blank"">КИАС РЦНИ</a></li><li><a class="dropdown-item" id="services" href="faq">Часто задаваемые вопросы</a></li><li><a class="dropdown-item" id="services" href="https://podpiska.rfbr.ru" target="_blank"">Национальная подписка</a></li></ul></li></ul><div class="d-flex"><a href="/search"><img src="img/search-sprite.png" title="Поиск" class="search_sprite"></a></div></div></div></nav><div class="template-inner"> <div class="breadcrumps container pt-3 pb-2 d-sm-block d-none"><a href="/" class="homeurl"> </a><a href="about">О Фонде</a><a href="best_projects">Результаты проектов</a></div><div class="container pt-2"> <h1 class="page_title" style="padding:12px 0px;">Высокорастворимые олигомерные производные фуллеренов с низкой энергией реорганизации и настраиваемыми электроноакцепторными свойствами для органической электроники</h1> <div class="table-responsive"> <table class="table table-striped table-borderless"> <tbody> <tr><td class="projects_th">Номер гранта:</th><td>17-03-00488</td></tr> <tr><td class="projects_th">Область научного знания:</th><td>химия и науки о материалах</td></tr> <tr><td class="projects_th">Тип конкурса:</th><td> (а)(а) конкурс проектов фундаментальных научных исследований </td></tr> <tr><td class="projects_th">Год выполнения:</th><td>2017г.</td></tr> <tr><td class="projects_th">Руководитель:</th><td> А. А. Горюнков</td></tr> <tr><td class="projects_th">Статус заявки:</th><td>поддержана</td></tr> </tbody> </table> </div> <h2 class="small_title">Аннотация к заявке:</h2> <p>Углеродные материалы на основе полисопряженных поликонденсированных систем привлекают большой интерес в связи с возможностью управлять их электронными, оптическими и механическими свойствами обходясь простым набором легких элементов С, H, O, N, связанных между собой заданным образом. На их основе возможно создание гибких, биосовместимых и биодеградируемых компонент оптоэлектронных устройств, тиражируемых с применением современных печатных технологий. Общеизвестными примерами таких углеродных материалов являются фуллерены, графены, углеродные нанотрубки, а также огромное разнообразие сопряженных полимеров.</p><p>Технологически актуальной задачей является создание электроноакцепторных углеродных материалов с электронным типом проводимости, которые легко наносить в виде тонких пленок на произвольные поверхности растворными методами. Решение подобной задачи возможно с использованием олигомерных производных фуллеренов, где близость фуллереновых остовов способствует лучшей их электронной коммуникации и должно приводить к улучшению зарядово-транспортных характеристик материалов на их основе. Однако увеличение числа связанных фуллереновых сфер резко снижает растворимость таких олигомеров, что препятствует их применению в тонкопленочных оптоэлектронных устройствах.</p><p><strong>Аннотация к отчету по результатам реализации проекта:</strong></p><p>В нашей работе мы показали, что на основе фуллеренов возможно создание высокорастворимых олигомерных производных, которые являются перспективными электроноакцепторными материалами для создания тонкопленочных органических солнечных батарей с увеличенной оптической плотностью, улучшенной морфологией и зарядово-транспортными характеристиками объемного гетероперехода. Варьирование алкильного заместителя в сложноэфирной группе и углеродного каркаса олигомерных производных фуллеренов позволяет оптимизировать их физико-химические свойства для улучшения характеристик солнечных фотоэлементов.</p><p>Синтезировать двусферные производные можно взаимодействием фуллерена С<sub>60</sub>, соответствующего эфира глицина с параформальдегидом в присутствии основания и солей лития <em>(рис. 1)</em>. В реакции с эквимолярным соотношением реагентов получаются односферные фуллеропролины, но если использовать большой избыток параформальдегида, то основным продуктом реакции становится именно двусферное производное, которое можно получить с выходом 40–50%.</p><p>Двусферные производные имеют необычное строение <em>(рис. 1 и 2)</em>: два фуллереновых каркаса жестко связаны между собой пирролизидиновым и циклобутановым циклами. Первоначально строение этого класса производных фуллерена было предложено на основании данных спектроскопии ЯМР <sup>1</sup>H, <sup>13</sup>C, но в последствие удалось однозначно установить их строение методом рентгеноструктурного анализа с использованием синхротронного излучения (накопительное кольцо BESSY, Берлин, Германия).</p><p>Электронные и оптические свойства молекул определяют граничные молекулярные орбитали. Строение верхней занятой и нижней вакантной молекулярных орбиталей (НВМО и ВЗМО) показано на <em>рис. 3</em>. ВЗМО локализована на атоме азота пирролизидинового фрагмента. Нижняя вакантная молекулярная орбиталь распределена по двум фуллереновым каркасам, что обеспечивает улучшенные электроноакцепторные и зарядово-транспортные характеристики данного соединения.</p><p>Для определения фотоэлектрических характеристик двусферных фуллереновых производных были сконструированы опытные фотовольтаические устройства <em>(рис. 4)</em>. Экспериментально показано, что алкильный заместитель <em>R</em> в двусферных производных фуллерена С<sub>60</sub> определяющим образом влияет на плотность тока короткого замыкания<em> </em><em>J</em><sub>SC</sub> и КПД устройств, причем наблюдается рост этих параметров с увеличением растворимости для производных с алкильными заместителями от С<sub>6</sub> до С<sub>18</sub>. Дальнейшее увеличение размера заместителя приводит к ухудшению зарядово-транспортных характеристик, что, вероятно, связано с экранированием фуллереновой сферы протяженными алкильными группами. Максимальные значения КПД и <em>J</em><sub>SC</sub> найдены для <em>н</em>-нонильного производного двусферного производного С<sub>60</sub>, что превышает известные в литературе данные для других олигомерных производных фуллеренов. Замена углеродного каркаса в двусферных производных с С<sub>60</sub> на С<sub>70</sub> приводит к появлению особенностей в электрохимическом поведении, для объяснения которых предложена и экспериментально верифицирована схема, предполагающая диссоциацию циклобутанового мостика в анион-радикалах двусферных производных фуллерена С<sub>70</sub> и [2+2] димеризацию в ходе реокисления анионов. В отличие от этого дианионы двусферных производных фуллерена С<sub>60</sub> сохраняют циклобутановый мостик, как было показано методом РСА. Направленная селективная модификация фуллеренового каркаса в высокорастворимых двусферных производных фуллеренов позволяет настраивать их электроноакцепторные свойства, в частности, варьировать энергию уровня НВМО в диапазоне 0.2 эВ. Создание и применение олигомерных производных фуллеренов (более двух фуллереновых каркасов) позволяет рассчитывать на улучшение морфологии объемного гетероперехода и зарядово-транспортных характеристик, и уменьшение разделения донорной и акцепторной фаз, что увеличит долговечность солнечных фотоэлементов.</p><p><strong>Детальнее с результатами исследований можно познакомиться в публикациях:</strong></p><p><strong>[1]</strong>  V.A. Brotsman, A.V. Rybalchenko, D.N. Zubov, D. Paraschuk, A.A. Goryunkov, Double-caged fullerene acceptors: effect of alkyl chain length on photovoltaic performance, Journal of Materials Chemistry C. 7 (2019) 3278–3285. https://doi.org/10.1039/C8TC05971C.</p><p><strong>[2] </strong> V.A. Brotsman, V.A. Ioutsi, A.V. Rybalchenko, V.Yu. Markov, N.M. Belov, N.S. Lukonina, S.I. Troyanov, I.N. Ioffe, V.A. Trukhanov, G.K. Galimova, A.A. Mannanov, D.N. Zubov, E. Kemnitz, L.N. Sidorov, T.V. Magdesieva, D.Yu. Paraschuk, A.A. Goryunkov, Tightly Bound Double-Caged [60]Fullerene Derivatives with Enhanced Solubility: Structural Features and Application in Solar Cells, Chemistry - An Asian Journal. 12 (2017) 1075–1086. https://doi.org/10.1002/asia.201700194.</p><p><strong>[3]  </strong>D. Konarev, A.V. Kuzmin, S.S. Khasanov, A.A. Goryunkov, V.A.A. Brotsman, Ilya.N. Ioffe, A. Otsuka, H. Yamochi, H. Kitagawa, R.N. Lyubovskaya, Electronic communication between S = 1/2 spins in negatively charged double‐caged fullerene C60 derivative bonded by two single bonds and pyrrolizidine bridge., Chemistry – An Asian Journal. 14 (2019) 1958–1964. https://doi.org/10.1002/asia.201900154.</p><h2 class="small_title">Фотогалерея:</h2><div id="project_carousel" class="carousel slide" data-bs-ride="carousel"><div class="carousel-inner" style="height:auto;"><div class="carousel-item project-carousel active" style="height:auto;max-height:none;"><img src="/img/projects/17-03-00488_000.jpeg" class="d-block" style="max-width:100%;" alt="Картинка"></div><div class="carousel-item project-carousel" style="height:auto;max-height:none;"><img src="/img/projects/17-03-00488_001.jpeg" class="d-block" style="max-width:100%;" alt="Рис. 1"></div><div class="carousel-item project-carousel" style="height:auto;max-height:none;"><img src="/img/projects/17-03-00488_002.jpeg" class="d-block" style="max-width:100%;" alt="Рис. 2"></div><div class="carousel-item project-carousel" style="height:auto;max-height:none;"><img src="/img/projects/17-03-00488_003.jpeg" class="d-block" style="max-width:100%;" alt="Рис. 3"></div><div class="carousel-item project-carousel" style="height:auto;max-height:none;"><img src="/img/projects/17-03-00488_004.jpeg" class="d-block" style="max-width:100%;" alt="Рис. 4"></div></div><button class="carousel-control-prev" type="button" data-bs-target="#project_carousel" data-bs-slide="prev"><span class="carousel-control-prev-icon" aria-hidden="true"></span><span class="visually-hidden">Предыдущий</span></button><button class="carousel-control-next" type="button" data-bs-target="#project_carousel" data-bs-slide="next"><span class="carousel-control-next-icon" aria-hidden="true"></span><span class="visually-hidden">Следующий</span></button></div> <div style="padding:20px 0px;" class="article_date"> <script src="https://yastatic.net/share2/share.js"></script> <div class="pb-2">Поделиться:</div> <div class="ya-share2" data-services="vkontakte,odnoklassniki,telegram,viber,whatsapp" data-title="Высокорастворимые олигомерные производные фуллеренов с низкой энергией реорганизации и настраиваемыми электроноакцепторными свойствами для органической электроники"></div> </div> </div> </div> <div class="banners"> <div class="banners_div"> <div><a class="banners__item" target="_blank" href="https://kremlin.ru" rel="nofollow"><img class="banners__img" src="/img/logos/kremlin.jpg" alt="Президент России" title="Президент России" name="Президент России"></a></div> <div><a class="banners__item" target="_blank" href="https://government.ru" rel="nofollow"><img class="banners__img" src="/img/logos/government.jpg" alt="Правительство Российской Федерации" title="Правительство Российской Федерации" name="Правительство Российской Федерации"></a></div> <div><a class="banners__item" target="_blank" href="https://минобрнауки.рф" rel="nofollow"><img class="banners__img" src="/img/logos/minobr.jpg" alt="Министерство науки и высшего образования Российской Федерации" title="Министерство науки и высшего образования Российской Федерации" name="Министерство науки и высшего образования Российской Федерации"></a></div> <div><a class="banners__item" target="_blank" href="https://www.ras.ru/" rel="nofollow"><img class="banners__img" src="/img/logos/ran.jpg" alt="Российская академия наук" title="Российская академия наук" name="Российская академия наук"></a></div> <div><a class="banners__item" target="_blank" href="https://www.rscf.ru/" rel="nofollow"><img class="banners__img" src="/img/logos/rnf.jpg" alt="Российский научный фонд" title="Российский научный фонд" name="Российский научный фонд"></a></div> <div><a class="banners__item" target="_blank" href="https://fpi.gov.ru/" rel="nofollow"><img class="banners__img" src="/img/logos/fpi.jpg" alt="Фонд перспективных исследований" title="Фонд перспективных исследований" name="Фонд перспективных исследований"></a></div> </div> </div> <footer class="footer"> <div class="banners_div"> <div class="footer_copy">© 1992–2024, Российский фонд фундаментальных исследований</div> <div class="footer_politic" style="font-size:80%;"><a href="/docs/politics.pdf" target="_blank" style="white-space:nowrap;">Политика конфиденциальности РЦНИ</a><br><a href="/docs/user_agreement.pdf" target="_blank" style="white-space:nowrap;">Пользовательское соглашение</a></div> <div class="footer_cont">Россия, 119334, Москва, Ленинский проспект, 32а, 20-21 этаж<br />Телефон для справок: +7 (499) 941-01-15</div> </div> </footer> </div> </body></html>