Perilen Diimid Türevlerinin Uyarılmış Hal Özelliklerine İmid İkamelerinin Etkisi

Abstract

Fluoresant malzemelerin katı hal optik özellikleri organik ışık yayan diyotlar, frekans dönüştürücü veya ışıyan güneş yoğunlaştırıcıları gibi birçok optik ve elektronik fotonik aygıtlar için önemlidir. Perilen diimidler (PDIs) bu fotonik aygıt uygulamalarında yer bulan en popüler organik yarı iletkenlerden birini temsil etmektedir. Bu çalışmada, biri dallı alkil zinciri (2-etilheksil, 2-EH) diğeri aromatik (diizopropilfenil, DIA) yer değiştirebilen grup içeren iki dibromlu PDI'nin (DiBrPDIs) fotofiziksel özellikleri karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Soğurma ve fotolüminesans (PL), yaşam ömürü ve fotolüminesans kuantum veriminin (PLQY) yanı sıra, foto-uyarımlı absorpsiyon özellikleri de (PIA) fs-geçici soğurma spektroskopisi ile incelenmiştir. Aynı ? konjuge sistemleri nedeniyle, DiBrPDI-DIA ve DiBrPDI-2EH, çözelti fazında (?abs:527 nm ve ?PL:552 nm) özdeş soğurma ve PL davranışlarına sahiptir. Ancak, aynı koşullarda hazırlanan filmlerde DiBrPDI-DIA (?PL-DIA:596 nm; PLQY:73.4%), DiBrPDI-2EH'den (?PL-2EH:649 nm; PLQY:36.7%) daha yüksek bir PLQY ile daha kısa dalgaboyunda bir PL spektruma sahiptir. Chem3D pro yazılımı kullanılarak gerçekleştirilen 3 boyutlu hesaplamalar, bu durumun hacimli DIA grupların perilen halkaları arasındaki mesafeyi artırmasından kaynakladığını göstermiştir.

Solid state optical properties of fluorescent materials are important for many optical and electronic photonic devices such as organic light emitting diodes, frequency down-converters or luminescent solar concentrators. Perylene diimides (PDIs) represent one of the most popular organic semiconductors which find application in those phonic device applications. In this study, photophysical properties of two dibrominated PDI (DiBrPDIs), one of which contains a branched alkyl chain (2-ethylhexyl, 2-EH) and the other has an aromatic substituent (diisopropylphenyl, DIA) at the imide positions are comparatively studied. Besides their absorption and photoluminescence, lifetime and photoluminescence quantum yield (PLQY), photoinduced absorption properties (PIA) were also examined by fs-transient absorption spectroscopy. Due to their the same ? conjugated system, DiBrPDI-DIA and DiBrPDI-2EH exhibited identical absorption and photoluminescence (PL) spectra in solution phase (?abs:527 nm and ?PL:552 nm). However, in their film phases which were prepared at the same conditions, DiBrPDI-DIA (?PL-DIA:596 nm; PLQY:73.4%) presented a shorter PL wavelength with a higher PLQY than that of DiBrPDI-2EH (?PL-2EH:649 nm; PLQY:36.7%). 3-D investigations performed by using Chem3D pro software addressed the higher intermolecular distance between the perylene rings induced by the bulky DIA groups, as the main reason of this difference.