Thiophene-benzothiadiazole-thiophene (D-A-D) based polymers : Effect of donor/acceptor moieties adjacent to D-A-D segment on photophysical and photovoltaic properties

New push-pull copolymers based on thiophene (donor) and benzothiadiazole (acceptor) units, poly[4,7-bis(3-dodecylthiophene-2-yl) benzothiadiazole-co- thiophene] (PT3B1) and poly[4,7-bis(3-dodecylthiophene-2-yl) benzothiadiazole-co-benzothiadiazole] (PT2B2), are designed and synthesized via Stille and Suzuki coupling routes respectively. Gel permeation chromatography shows the number average molecular weights are 31100 and 8400 g mol-1 for the two polymers, respectively. Both polymers have shown absorption throughout a wide range of the UV-vis region, from 300 to 650 nm. A significant red shift of the absorption edge is observed in thin films compared to solution of the copolymers; the optical band gap is in the range of 1.7 to 1.8 eV. Cyclic voltammetry indicates reversible oxidation and reduction processes with HOMO energy levels calculated to be in the range of 5.2 to 5.4 eV. Upon testing both materials for organic field-effect transistors (OFETs), PT3B1 showed a hole mobility of 6.1 × 10-4 cm2 V-1 s -1, while PT2B2 did not show any field effect transport. Both copolymers displayed a photovoltaic response when combined with a methanofullerene as an electron acceptor. The best performance was achieved when the copolymer PT3B1 was blended with [70]PCBM in a 1:4 ratio, exhibiting a short-circuit current of 7.27 mA cm-2, an open circuit voltage of 0.85 V, and a fill factor of 41% yielding a power conversion efficiency of 2.54% under simulated air mass (AM) 1.5 global (1.5 G) illumination conditions (100 mW cm-2). Similar devices utilizing PT2B2 in place of PT3B1 demonstrated reduced performance with a short-circuit current of 4.8 mA cm -2, an open circuit voltage of 0.73 V, and a fill factor of 30% resulting in a power conversion efficiency of roughly 1.06%.

Single and multiple addition to C60. A computational chemistry study

Des del seu descobriment, a la molècula C60 se li coneixen una varietat de derivats segons el tipus de funcionalització amb propietats fisicoquímiques específiques de gran interès científic. Una sel·lecció de derivats corresponents a addicions simple o múltiple al C60 s'ha considerat en aquest treball d'investigació. L'estudi a nivell de química computacional de diversos tipus d'addició al C60 s'han portat a terme per tal de poder donar resposta a aspectes que experimentalment no s'entenen o són poc clars. Els sistemes estudiats en referència a l'addició simple al C60 han estat en primer lloc els monoiminoful·lerens, C60NR, (de les dues vies proposades per la seva síntesi, anàlisis cinètic i termodinàmic han ajudat a explicar els mecanismes de formació i justificar l'addició a enllaços tipus [5,6]), i en segon lloc els metanoful·lerens i els hidroful·lerens substituits, C60CHR i C60HR, (raons geomètriques, electròniques, energètiques i magnètiques justifiquen el diferent caràcter àcid ente ambdós derivats tenint en compte una sèrie de substituents R amb diferent caràcter electrònic donor/acceptor). Els fluoroful·lerens, C60Fn, i els epoxid ful·lerens, C60On, (anàlisi sistemàtic dels seus patrons d'addició en base a poder justificar la força que els governa han aportat dades complementàries a les poques que existeixen experimentalment al respecte).