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La orientación molecular es clave: arrojar nueva luz sobre el comportamiento de los electrones mediante espectroscopía de fotoemisión de 2 fotones

Fecha:

19 de marzo, 2024

(Noticias de Nanowerk) Electrónica orgánica Es un campo que ha despertado un gran interés en los círculos académicos e industriales debido a sus posibles aplicaciones en OLEDs y células solares orgánicas, que ofrecen ventajas como diseño liviano, flexibilidad y rentabilidad. Estos dispositivos se fabrican depositando una película delgada de moléculas orgánicas sobre un sustrato que actúa como electrodo y funciona controlando la transferencia de electrones entre la película delgada y el sustrato. Por lo tanto, comprender el comportamiento de los electrones en la interfaz entre el sustrato y la película delgada, junto con las propiedades electrónicas de la película delgada orgánica, es crucial para el avance de la electrónica orgánica. Además, la observación simultánea de los electrones fotoportadores y la fotoexcitación intramolecular ofrecería más conocimientos sobre las películas delgadas de moléculas orgánicas. Aunque los estados electrónicos estáticos de películas delgadas de moléculas orgánicas se han estudiado en detalle utilizando una técnica llamada espectroscopia de fotoelectrones, la detección precisa del comportamiento dinámico de los electrones que intentan expresar sus funciones en dispositivos ha sido un desafío, lo que ha obstaculizado el progreso. Un grupo de investigación dirigido por el profesor asociado Masahiro Shibuta de la Escuela de Graduados en Ingeniería de la Universidad Metropolitana de Osaka observó el comportamiento electrónico y la estructura de la superficie de una película delgada de moléculas de trifenileno (TP) depositadas sobre un sustrato de grafito mediante espectroscopía de fotoemisión de dos fotones (2PPE). , microscopía de túnel de barrido y difracción de electrones de baja energía. Los resultados (Revista de química física C, “Sondeo de electrones y excitones fotoportadores en una película monocapa orgánica estudiada mediante espectroscopía de fotoemisión de dos fotones”) demostraron que las moléculas de TP presentan una estructura especial en la que se adsorben en una configuración vertical sobre el sustrato. Moléculas de trifenileno (TP) adsorbidas en configuración vertical sobre un sustrato de grafito Los electrones de la molécula TP se observaron con precisión mediante espectroscopía de fotoemisión de dos fotones (2PPE), microscopía de efecto túnel y difracción de electrones de baja energía. (Imagen: Masahiro Shibuta, Universidad Metropolitana de Osaka) Ambos electrones se inyectaron desde el sustrato en las moléculas de TP tras la irradiación de luz, y los electrones fotoexcitados en la película molecular delgada se observaron con éxito simultáneamente en una sola muestra. Además, también se observó una fuerte fotoluminiscencia en una película delgada con una sola capa de moléculas en una estructura especial donde las moléculas se adsorbían diagonalmente sobre el sustrato, como en el caso de las moléculas de TP. Se espera que estos resultados contribuyan al desarrollo de nuevos materiales luminiscentes y al desarrollo de dispositivos electrónicos orgánicos funcionales. "La espectroscopía 2PPE sigue siendo un método novedoso para evaluar estados electrónicos, pero adolece del hecho de que a veces los estados electrónicos se observan bien y otras no, a pesar de que una medición bien optimizada requiere mucho tiempo", dijo el profesor Shibuta. “Nuestros hallazgos resaltaron que la visibilidad del estado electrónico está estrechamente relacionada con el modo de adsorción de la molécula en el sustrato y sus propiedades electrónicas. En otras palabras: no sólo el tipo de moléculas sino también la forma en que están dispuestas deben controlarse adecuadamente para crear un dispositivo que pueda mostrar plenamente sus funciones. Estoy encantado de que nuestra investigación proporcione información sobre el desarrollo de material funcional para aplicaciones prácticas”.

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