המחברים להכיר בהכרת תודה הקרן הלאומית למדע (DMR-1409034) לתמיכה של פרויקט זה. אנו גם להכיר את התמיכה של המכון הלאומי לתקנים, טכנולוגיה, בארה ב. משרד המסחר, במתן המתקנים USANS נעשה שימוש בעבודה זו, איפה מתקנים אלה נתמכים באופן חלקי על ידי הקרן הלאומית למדע במסגרת הסכם לא. DMR-0944772. הניסויים SANS של מחקר זה הושלמו של ORNL גבוהה השטף איזוטופ הכור, אשר מומן על ידי מדעי משתמש מתקני החלוקה, Office Basic אנרגיה למדעים, משרד האנרגיה של ארה.

כל טיפול של כימיקלים צריכה להתבצע עם ציוד מגן אישי המתאים ובתוך ברדס בטיחות. כל הדגימות נחשפים לקרינה מייננת צריך להיות מטופל תחת פיקוחו של מתקני בקרה רדיואקטיבי הטכנאים. פרוטוקול זה בוצע על ידי אנשים שלא סיימו הדרכות בנושאי בטיחות קרינה המתאים.
1. הכנת P3HT בפתרונות d-ODCB
<ol>
	<li>רכישת המדגם
	<ol>
		<li>לרכוש 1g של regioregularity גבוהה (&#62; 90%) P3HT ב משקל מולקולרי טווח 15-40 ק'</li>
		<li>לרכוש 5 g של טוהר גבוהה (&#62; 90% אטום deuterated) 1, 2 d-4-ODCB.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>הכנת הדוגמא
	<ol>
		<li>לסנן כל פתרון d-ODCB עם מסננת מיקרומטר 0.45 לתוך בקבוקון זכוכית.</li>
		<li>משלבים 0.34 גר' P3HT בסול 1.66 של d-ODCB בבקבוקון זכוכית 5 g עם כובע מרופדת בנייר כסף. הערה: לאורך כל תהליך יצירה והעברה לדוגמה, מזער את עוצמת האור מקיף אשר הדגימה חשוף כל הזמן.</li>
		<li>להוסיף פס מגנטי מערבבים למבחנה לאבטח את הכובע, חותם עם מצלמות-מיקרוסקופים.</li>
		<li>לעטוף לחלוטין בתוך רדיד אלומיניום כדי למנוע כל חשיפה קלה לפתרון.</li>
		<li>במקום מדגם על פלטה-70 מעלות צלזיוס במשך 1-3 h עם פס מגנטי מערבבים מופעלת.</li>
		<li>להסיר מן החום, כשמידי פעם לגמרי שהתמיסה אחידה (רצוי עוזב הלילה חימום/ערבוב הדגימה כדי להבטיח פיזור מלאה).</li>
		<li>להעביר פתרון בקבוקון ניקו כראוי (עם שטיפות נפרדים של אצטון ומים) 1 או 2 מ מ קוורץ עבה בנג'ו התא באמצעות פיפטה של זכוכית. הערה: חימום על פיפטה זכוכית בתנור חימום עד 70 ° C מיד לפני העברת מאוד מפשט את התהליך הזה.</li>
		<li>מוספית בנג'ו תא קאפ, חותם עם מצלמות-מיקרוסקופים.</li>
		<li>המקום תא בנג'ו בחושך מוחלט (כלומר בתוך קופסא אטומה או עטוף בנייר אלומיניום).</li>
		<li>באופן דומה להרכיב מדגם המכיל רק d-ODCB (מלא עד אפס מקום) ולא תא ריק בנג'ו, לפעול כמו רקע הממס תא ריק, בהתאמה, על הניסויים פיזור.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. ניוטרון פיזור ניסויים
<ol>
	<li>SANS ניסויי בסביבת "כהה"
	<ol>
		<li>בסיוע המדען כלי נגינה, להבטיח שלב הדגימה מוצמדת עם הפקדים הטמפרטורה מסוגל בימוי רמפה בטמפרטורה של 70-20 º C.</li>
		<li>למקם את התאים בנג'ו רחובות אחזקות בגודל מתאים, מאובטחת, תווית.</li>
		<li>הבלוק לעטוף בנייר אלומיניום עבה 0.1 מ מ כדי להבטיח אין תאורת הוא המקרה המדגם. מזער את העיוותים נייר כדי להבטיח התאמה נכונה של גוש עטופה בשלב הדגימה. המקום הזה לחסום גולש ודגימת בתוך השלב הדגימה.</li>
		<li>בסיוע המדען כלי נגינה, להשלים את הכלי המתאים היישור ואת כיול באמצעות המדידות סטנדרטי המתאים. קבעו את המרחק גלאי המקסימום שלה הגדרת (למשל ב 18 מ') כדי להבטיח גישה לאזור Q הנמוך (~0.001 Å-1), בסופו של דבר המאפשר מלא Q מגוון של 0.1-0.001 Å-1. פעולה זו תאפשר בדיקה של אורך להרחבה מדרגית עד ל ~ 500 ננומטר.</li>
		<li>בסיוע המדען כלי נגינה, לאסוף ספירת המחירים עבור P3HT ודוגמאות הממס ולבצע חישובים כדי לקבוע את כמות פיזור הזמן הדרוש להשגת ספירות הכוללת גלאי לכל מדגם של 500,000 1,000,000, הבטחת איכות טובה סטטיסטי בנתונים.</li>
		<li>בעזרת מידע זה, ליצור קובץ script לדוגמה שינחו את 70-20 מעלות צלזיוס טמפרטורה הרמפה ונתונים תהליך איסוף. בחר שטווח טמפרטורה נפרדת מצביע על הכיסוי הטוב ביותר הטווח כולו בתוך זמן נתון האיפוק, למשל כל 2 ° C. עבור כל נקודה על הרמפה לעשות את 3 הערכים נפרדות בקובץ ה-script: שינוי הטמפרטורה הרצויה, תקופת ההמתנה (~ 15 דקות) כדי לאפשר למערכת תרמית equilibrate לפני פיזור נאסף של המדידה פיזור עצמו שנערכו לאורך משך הזמן המתאים כדי להשיג את גלאי נדרש נחשב</li>
		<li>פעם אחת כלי הנגינה ואת התסריט מוכנים לבצע את ה-script ולהתחיל את הניסוי. הקפד לאסוף נתונים עבור ממס וריק התא גם כן (ללא שיפוע טמפרטורה). בנוסף, לאסוף שידור נתונים עבור כל דגימה ומדידה קרן חסומים.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>SANS ניסויי בסביבת "אור"
	<ol>
		<li>בגמר הניסוי "כהה", להזיז את הדגימות מן הבמה, במקום על benchtop המאובטח והסר כל רדיד אלומיניום תוך התבוננות על קרינה פרוטוקול הבטיחות.</li>
		<li>הצב מאייר אופטי הכולל מקור אור הלוגן ליד הבמה מדגם כך ההפניות ביעילות להאיר החריץ מדגם בשלב המשויך המיקום אוסף פיזור.</li>
		<li>באמצעות מד אור מכויל, שיא עוצמת האור שסופקו על-ידי המאיר בעוצמה מקסימלית במיקום שבו יישב הדגימה. ערכי העוצמה תשתנה עם המאייר ודגימת תצורת הבמה, עם זאת, רצוי תאורה בעוצמה לפחות 5,000 לוקס.</li>
		<li>ברגע תוכנית התקנה זו תאורה מורכב כהלכה, להחזיר את הדוגמאות על הבמה, להבטיח שהמאיר הוא כראוי תאורה המדגם פעיל, מחממים שוב עד 70 ° C, לאפשר equilibration תקין, וחזור על ההליך איסוף הנתונים מתבצע על בחושך דגימות, עם המאיר אופטי המספקת מקורות אור חשיפה ישירה יסודית לכל משך שלב זה.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>ניסויים USANS
	<ol>
		<li>להכין דגימות USANS באופן דומה באמצעות תאים בנג'ו קוורץ ולמקם בבלוקים נחושת או טיטניום בתוך שלב הדגימה מבוקרת טמפרטורה.</li>
		<li>עם העזרה של המדען כלי נגינה, ליישר, לכייל את המכשיר העסקת מספר המאגרים-אורך הגל ניוטרון נתון כדי לאפשר ניתוח של ערכים Q בערך 10-5 - 10-3 Å-1, המאפשר אורך כנדרש גודל גודל מיקרון פתור.</li>
		<li>לפתח את ה-script. ניסיוני באופן דומה כדי הניסויים SANS, המאפשר equilibration תרמית, איסוף נתונים על כל טמפרטורה למד בעבר.</li>
		<li>לשחזר את הניסויים SANS שוב, להפעיל את ה-script פעם בתנאים "כהה" ושוב "בתנאים"אור".</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3.הפחתה בנתונים וניתוח
<ol>
	<li>SANS הפחתת וניתוח
	<ol>
		<li>באמצעות תוכנית הפחתת בהתאמה,32 קלט את קבצי הנתונים עבור פיזור, רקע (מרכך), תא ריק, קרן חסומים שידור מדידות כדי להשיג את הרקע המתאים חיסור והמרה של פיזור נתונים למוחלטת יחידות בעוצמה ב ס מ-1.</li>
		<li>עם הנתונים כראוי מופחתת, להתחיל ניתוח על-ידי התאמת הנתונים פיזור ניסיוני למודל זה התוספת ליניארי של שתי משוואות התאמה, המייצג מצרפי nanofibril באמצעות המודל גליל אליפטית,33 , עוד לקחת בחשבון את השלשלאות חינם בפתרון באמצעות הפולימר לא נכלל דגם נפח. 34 , 35 המשוואה להלן מתאר גישה זו מודל הצירוף: 
		<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56163/56163eq1.jpg"> במשוואה הזו, ϕP3HT מתאר את השבר הנפח הכולל של P3HT הפתרון, <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/56163/56163eq2.jpg"> השבר נפח של מתנת צבורים P3HT והוא עוצב כמו גליל אליפטית, PPEV האחסון שרשרת חינם נשלל מארז עבור P3HT, PECM מתאר את גורם צורה אליפטית גליל מצרפי, ואת <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/56163/56163eq3.jpg"> , <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/56163/56163eq4.jpg"> הם פיזור אורך צפיפות (SLD) הניגוד בין הממס אגרגטים P3HT, ובין בחינם P3HT שרשראות של הממס, בהתאמה. SLD ערכים עבור כל הרכיבים של המערכת ניתן לחשב את הידע הכימי שלהם הלחנה ו מסת צפיפות ושימוש מחשבון SLD זמין כמו חלק של מרבית התוכניות ניתוח נויטרון או באינטרנט. 36</li>
		<li>על הליכי התאמה נכונה באמצעות התאמת פקודות מאקרו37 או התוכנית התאמה SASView, איגור NCNR לרכוש ערכים עבור הפרמטרים מבניים מפתח עבור מערכת וג'ל בטמפרטורות כל ב האור. ואת האפילה, המאפשר כימות אבולוציה מורפולוגית המתרחשים לאורך כל תהליך זה כפונקציה של הטמפרטורה, לאור החשיפה. פרמטרים מבניים אלה כוללים את תחומי חתך nanofibrils, ללא שרשרת הרדיוס של רגע (Rg) ו- Porod המעריך, הערכה איכותית של הסכום הכולל של חומר נוכח השלב nanofibril.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>הפחתת USANS וניתוח
	<ol>
		<li>באמצעות תוכנית הפחתת בהתאמה, קלט את פיזור נתונים ונתונים רקע עבור כל המאגר למזג את הנתונים עקם מופחתת ביחידות אינטנסיביות מוחלטת של ס מ-1.</li>
		<li>ניתוח נתונים באמצעות מודל Guinier-Porod כוח החוק המאפשר הערכה כמותית של הדפוסים פיזור צבירה שנבדק על-ידי ציר אורך USANS, ומאפשר רכישת Rg ערכי הצבירה. 38 מתאים בשיטה זו דרך איגור NCNR מתאים פקודות מאקרו37 או התוכנית התאמה SASView כדי לאפשר השוואה של מאקרו-צבירה Rg על פני כל טמפרטורות ותנאי תאורה.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol>
	<li>G&#252;nes, S., Neugebauer, H., Sariciftci, N. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conjugated+Polymer-Based+Organic+Solar+Cells.">Conjugated Polymer-Based Organic Solar Cells.</a> Chem. Rev. 107 (4), 1324-1338 (2007).</li><li>Burroughes, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light-Emitting+Diodes+Based+on+Conjugated+Polymers.">Light-Emitting Diodes Based on Conjugated Polymers.</a> Letters to Nature. 347, 539-541 (1990).</li><li>Coakley, K. M., McGehee, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conjugated+Polymer+Photovoltaic+Cells.">Conjugated Polymer Photovoltaic Cells.</a> Chem. Mater. 16 (23), 4533-4542 (2004).</li><li>Tyler McQuade, D., Pullen, A. E., Swager, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conjugated+Polymer-Based+Chemical+Sensors.">Conjugated Polymer-Based Chemical Sensors.</a> Chem. Rev. 100 (7), 2537-2574 (2000).</li><li>Wang, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-Stratified+Semiconductor/dielectric+Polymer+Blends:+Vertical+Phase+Separation+for+Facile+Fabrication+of+Organic+Transistors.">Self-Stratified Semiconductor/dielectric Polymer Blends: Vertical Phase Separation for Facile Fabrication of Organic Transistors.</a> J. Mater. Chem. C. 1 (25), 3989 (2013).</li><li>Segalman, R., McCulloch, B., Kirmayer, S., Urban, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Block+Copolymers+for+Organic+Optoelectronics.">Block Copolymers for Organic Optoelectronics.</a> Macromolecules. 42 (23), 9205-9216 (2009).</li><li>Chen, H., Hsiao, Y., Hu, B., Dadmun, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Control+of+Morphology+and+Function+of+Low+Band+Gap+Polymer-bis-Fullerene+Mixed+Heterojunctions+in+Organic+Photovoltaics+with+Selective+Solvent+Vapor+Annealing.">Control of Morphology and Function of Low Band Gap Polymer-bis-Fullerene Mixed Heterojunctions in Organic Photovoltaics with Selective Solvent Vapor Annealing.</a> J. Mater. Chem. A. 2, 9883 (2014).</li><li>Li, Y., Vamvounis, G., Holdcroft, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tuning+Optical+Properties+and+Enhancing+Solid-State+Emission+of+Poly+(Thiophene)+S+by+Molecular+Control:+A+Postfunctionalization+Approach.">Tuning Optical Properties and Enhancing Solid-State Emission of Poly (Thiophene) S by Molecular Control: A Postfunctionalization Approach.</a> Macromolecules. 35, 6900-6906 (2002).</li><li>Nguyen, T. -. Q., Martini, I. B., Liu, J., Schwartz, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlling+Interchain+Interactions+in+Conjugated+Polymers:+The+Effects+of+Chain+Morphology+on+Exciton&#8722;,Exciton+Annihilation+and+Aggregation+in+MEH&#8722;,PPV+Films.">Controlling Interchain Interactions in Conjugated Polymers: The Effects of Chain Morphology on Exciton&#8722;,Exciton Annihilation and Aggregation in MEH&#8722;,PPV Films.</a> J. Phys. Chem. B. 104 (2), 237-255 (2000).</li><li>Chen, H., Hu, S., Zang, H., Hu, B., Dadmun, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Precise+Structural+Development+and+Its+Correlation+to+Function+in+Conjugated+Polymer:+Fullerene+Thin+Films+by+Controlled+Solvent+Annealing.">Precise Structural Development and Its Correlation to Function in Conjugated Polymer: Fullerene Thin Films by Controlled Solvent Annealing.</a> Adv. Funct. Mater. 23, 1701-1710 (2013).</li><li>Schwartz, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conjugated+Polymers+as+Molecular+Materials:+How+Chain+Conformation+and+Film+Morphology+Influence+Energy+Transfer+and+Interchain+Interactions.">Conjugated Polymers as Molecular Materials: How Chain Conformation and Film Morphology Influence Energy Transfer and Interchain Interactions.</a> Annu. Rev. Phys. Chem. 54 (3), 141-172 (2003).</li><li>Haugeneder, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exciton+Diffusion+and+Dissociation+in+Conjugated+Polymer/fullerene+Blends+and+Heterostructures.">Exciton Diffusion and Dissociation in Conjugated Polymer/fullerene Blends and Heterostructures.</a> Phys. Rev. B. 59 (23), 15346-15351 (1999).</li><li>Sirringhaus, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-Dimensional+Charge+Transport+in+Self-Organized,+High-Mobility+Conjugated+Polymers.">Two-Dimensional Charge Transport in Self-Organized, High-Mobility Conjugated Polymers.</a> Nature. 401 (6754), 685-688 (1999).</li><li>Al-Ibrahim, M., Ambacher, O., Sensfuss, S., Gobsch, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+Solvent+and+Annealing+on+the+Improved+Performance+of+Solar+Cells+Based+on+poly(3-Hexylthiophene):+Fullerene.">Effects of Solvent and Annealing on the Improved Performance of Solar Cells Based on poly(3-Hexylthiophene): Fullerene.</a> Appl. Phys. Lett. 86, 201120 (2005).</li><li>Koppe, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+Molecular+Weight+Distribution+on+the+Gelation+of+P3HT+and+Its+Impact+on+the+Photovoltaic+Performance.">Influence of Molecular Weight Distribution on the Gelation of P3HT and Its Impact on the Photovoltaic Performance.</a> Macromolecules. 42, 4661-4666 (2009).</li><li>Malik, S., Jana, T., Nandi, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermoreversible+Gelation+of+Regioregular+poly(3-Hexylthiophene)+in+Xylene.">Thermoreversible Gelation of Regioregular poly(3-Hexylthiophene) in Xylene.</a> Macromolecules. 34 (2), 275-282 (2001).</li><li>Xu, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sol–gel+Transition+of+poly(3-Hexylthiophene)+Revealed+by+Capillary+Measurements:+Phase+Behaviors,+Gelation+Kinetics+and+the+Formation+Mechanism.">Sol–gel Transition of poly(3-Hexylthiophene) Revealed by Capillary Measurements: Phase Behaviors, Gelation Kinetics and the Formation Mechanism.</a> Soft Matter. 8, 726 (2012).</li><li>Chan, K. H. K., Yamao, T., Kotaki, M., Hotta, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unique+Structural+Features+and+Electrical+Properties+of+Electrospun+Conjugated+Polymer+poly(3-Hexylthiophene)+(P3HT)+Fibers.">Unique Structural Features and Electrical Properties of Electrospun Conjugated Polymer poly(3-Hexylthiophene) (P3HT) Fibers.</a> Synth. Met. 160 (23-24), 2587-2595 (2010).</li><li>Wicklein, A., Ghosh, S., Sommer, M., W&#252;rthner, F., Thelakkat, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-Assembly+of+Semiconductor+Organogelator+Nanowires+for+Photoinduced+Charge+Separation.">Self-Assembly of Semiconductor Organogelator Nanowires for Photoinduced Charge Separation.</a> ACS Nano. 3 (5), 1107-1114 (2009).</li><li>Newbloom, G. M., Weigandt, K. M., Pozzo, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical,+Mechanical,+and+Structural+Characterization+of+Self-Assembly+in+poly(3-Hexylthiophene)+Organogel+Networks.">Electrical, Mechanical, and Structural Characterization of Self-Assembly in poly(3-Hexylthiophene) Organogel Networks.</a> Macromolecules. 45, 3452-3462 (2012).</li><li>Li, L., Tang, H., Wu, H., Lu, G., Yang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+Fullerene+Solubility+on+the+Crystallization+of+poly(3-Hexylthiophene)+and+Performance+of+Photovoltaic+Devices.">Effects of Fullerene Solubility on the Crystallization of poly(3-Hexylthiophene) and Performance of Photovoltaic Devices.</a> Org. Electron. physics, Mater. Appl. 10 (7), 1334-1344 (2009).</li><li>Bu, L., Pentzer, E., Bokel, F. A., Emrick, T., Hayward, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growth+of+Polythiophene+/+Perylene+Tetracarboxydiimide+Donor+/+Acceptor+Shish-Kebab+Nanostructures+by+Coupled+Crystal+Modi+Fi+Cation.">Growth of Polythiophene / Perylene Tetracarboxydiimide Donor / Acceptor Shish-Kebab Nanostructures by Coupled Crystal Modi Fi Cation.</a> ACS Nano. 6 (12), 10924-10929 (2012).</li><li>Yang, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoscale+Morphology+of+High-Performance+Polymer+Solar+Cells.">Nanoscale Morphology of High-Performance Polymer Solar Cells.</a> Nano Lett. 5 (4), 579-583 (2005).</li><li>Newbloom, G. M., Kim, F. S., Jenekhe, S. a., Pozzo, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mesoscale+Morphology+and+Charge+Transport+in+Colloidal+Networks+of+Poly(3-Hexylthiophene).">Mesoscale Morphology and Charge Transport in Colloidal Networks of Poly(3-Hexylthiophene).</a> Macromolecules. 44, 3801-3809 (2011).</li><li>Tretiak, S., Saxena, A., Martin, R., Bishop, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conformational+Dynamics+of+Photoexcited+Conjugated+Molecules.">Conformational Dynamics of Photoexcited Conjugated Molecules.</a> Phys. Rev. Lett. 89 (9), 97402 (2002).</li><li>Botiz, I., Freyberg, P., Stingelin, N., Yang, A. C. -. M., Reiter, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reversibly+Slowing+Dewetting+of+Conjugated+Polymers+by+Light.">Reversibly Slowing Dewetting of Conjugated Polymers by Light.</a> Macromolecules. 46, 2352-2356 (2013).</li><li>Botiz, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhancing+the+Photoluminescence+Emission+of+Conjugated+MEH-PPV+by+Light+Processing.">Enhancing the Photoluminescence Emission of Conjugated MEH-PPV by Light Processing.</a> ACS Appl. Mater. Interfaces. 6 (7), 4974-4979 (2014).</li><li>Morgan, B., Dadmun, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Illumination+Alters+the+Structure+of+Gels+Formed+from+the+Optoelectronic+Material+P3HT.">Illumination Alters the Structure of Gels Formed from the Optoelectronic Material P3HT.</a> Polymer. 108, 313-321 (2017).</li><li>Morgan, B., Dadmun, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Illumination+of+Conjugated+Polymer+in+Solution+Alters+Its+Conformation+and+Thermodynamics.">Illumination of Conjugated Polymer in Solution Alters Its Conformation and Thermodynamics.</a> Macromolecules. 49 (9), 3490-3496 (2016).</li><li>Ilavsk, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phase+Transition+in+Swollen+Gels.+2.+Effect+of+Charge+Concentration+on+the+Collapse+and+Mechanical+Behavior+of+Polyacrylamide+Networks.">Phase Transition in Swollen Gels. 2. Effect of Charge Concentration on the Collapse and Mechanical Behavior of Polyacrylamide Networks.</a> Macromolecules. 15, 782-788 (1982).</li><li>Tanaka, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Collapse+of+Gels+and+the+Critical+Endpoint.">Collapse of Gels and the Critical Endpoint.</a> Phys. Rev. Lett. 40 (12), 820-823 (1978).</li><li>. SANS &amp; USANS Data Reduction and Analysis Available from: <a target="_blank" href="https://www.ncnr.nist.gov/programs/sans/data/red_anal.html">https://www.ncnr.nist.gov/programs/sans/data/red_anal.html</a> (2017)</li><li>Feigin, L., Svergun, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Structure Analysis by Small-Angle X-Ray and Neutron Scattering. , (1987).</li><li>Mittelbach, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Zur+Rontgenkleinwinkelstreuung+verdunnter+kolloider+systeme.">Zur Rontgenkleinwinkelstreuung verdunnter kolloider systeme.</a> Acta Phys. Austriaca. 14, 185-211 (1961).</li><li>Schulz, G. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=&#220;ber+die+Kinetik+der+Kettenpolymerisationen.">&#220;ber die Kinetik der Kettenpolymerisationen.</a> Z. Phys. Chem. 43, 25 (1935).</li><li>. Neutron activation and scattering calculator Available from: <a target="_blank" href="https://www.ncnr.nist.gov/resources/activation">https://www.ncnr.nist.gov/resources/activation</a> (2017)</li><li>Kline, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reduction+and+Analysis+of+SANS+and+USANS+Data+Using+IGOR+Pro.">Reduction and Analysis of SANS and USANS Data Using IGOR Pro.</a> J. Appl. Crystallogr. 39 (6), 895-900 (2006).</li><li>Guinier, A., Fournet, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Small-Angle Scattering of X-Rays. , (1955).</li></ol>

המחברים אין לחשוף.

ראשית, מסתכל על הנתונים SANS כפונקציה של הטמפרטורה, הגדלת גורם קנה המידה דגם גליל אליפטית מצביע על עלייה בכמות P3HT נוכחים בשלב nanofibril, אשר isconsistent עם התקדמות gelation תהליך . במקביל, הירידה בשרשרת חינם Rg לזווג עם עלייה Porod מגלה המעריך כי התנאים תרמודינמי המידרדר המשויך טמפרטורה להקטין גורמות התמוטטות שרשרת בשלשלאות P3HT עדיין נוכח פתרון. תוצאות אלו, בשילוב עם הנתונים USANS מציג מסומן להגדיל ב- macroaggregate Rg על ירידה בטמפרטורה, מציינים כי הניסויים פיזור יש ביעילות ונותחו ההתקדמות של מבנה הרכבה עצמית תהליך מרכזי למעבר סול-ג'ל, התהליך הוא מדמיין איור6. ניתוח התוצאות של ניסויים אלה גם פונקציה של חשיפה קלה עוד יותר מספק מידע הקשור ההשפעה של תאורה על תהליך gelation ויצרו המבנים האולטימטיבי צבור. השוואה של כל SANS פרמטרים באיור 2 מגלה הבדלים בין הדגימות אור וחושך על פני טווח טמפרטורות, כמו גם הנתונים USANS באיור3. יחדיו, מידע זה מציין כי לאור החשיפה מעכבת ביעילות תהליך צבירת P3HT, וכתוצאה מכך פחות חומר צבירה בשלב nanofibril (שצוין על-ידי התוצאות גורם קנה המידה ECM), מידה מיקרון קטן יותר אגרגטים ( נתן ערכיg USANS R). לפיכך, ניסוי זה גם הדגיש את ההבדלים בין gelation מצומדת פולימר שנערך באור לעומת האפל, הדגיש את החשיבות של תנאי תאורה על מורפולוגיות המכשיר רלוונטיות לשכבה הפעילה אשר נוצרות.
כאשר בוחנים בגישה ניסויית דומה לשיטת לעיל, חשוב לזכור את המגבלות הטבועות במערכת. פיזור ניוטרון היא טכניקה חזקה לניתוח אנגסטרום מבנים בקנה מידה ננומטר במערכות פולימרים, עם זאת, פיסיקליות שנמצאים מעל או מתחת לטווח זה הם שנבדק על ידי טכניקות אחרות. בנוסף, אם אחד המרכיבים של מערכת פולימר מעניינים הם לא בקלות deuterated, זה יכול להיות קשה להשיג את רמת ניגוד הכרחי עבור תוצאות מתקבלות על הדעת. בנוסף, לאור את כמות מוגבלת של זמן קרן ניוטרון, ניסויים חייב להיות תכננה בקפדנות עם התמקדות מרוכזת יחסית. חשוב גם שיהיה מודל המתאים התאמה חזקה שנקבעו מראש לפני הניסויים להתחיל לצמצם את הטווח של תהליך ניתוח ולהבטיח דוגמנות נכונה של המערכת.
בהנחה ניסוי עומד בתנאים אלה, השיטות פיזור ניוטרון מציעים כלי ייחודי לפקח באופן בלתי מורגש התפתחות מערכות פולימריים מבניים על טווח של אורך מאזני כפונקציה של גירויים סביבתיים מרובים, כגון טמפרטורה, לאור החשיפה. רתימת גישות אלה העשויה לאפשר ההרחבה של שיטות אלה למגוון ענק של פולימר ממיס מערכות לחקור את השינויים המבניים המתרחשים בעקבות שינויים במגוון רחב של תנאים לרבות (אך לא רק) ריכוז פולימר, הממס איכות, dopant תוספת והיסטוריה תרמי.

פולימרים מצומדת מבטיח חומרים פונקציונליים יכול להיות מנוצל במגוון רחב של התקנים, כגון אור אורגני דיודות, מוליכים למחצה אורגניים, חיישנים כימיים ו photovoltaics אורגני. 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 היבט חיוני של הביצועים בהתקנים אלה הוא פוקד אריזה של הפולימר מצומדת במצב מוצק בשכבה הפעילה. 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 מורפולוגיה הזה מראש נקבע בעיקר על ידי שני קונפורמציה שרשרת הפולימר פתרון, כמו גם את המבנים להתפתח וגם פתרונות אלו מושלך אל מצע הממס יוסר. על ידי לימוד המבנים לאורך מעבר סול טיפוסי-ג'ל של פולימר מעגל דגם נוכח ממיס מתאים, מערכות אלו שניתן ביעילות למדל, הצצה כמותית הרכבה עצמית המתרחשת במהלך התצהיר גשמי ניתן להשיג. 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20
באופן ספציפי, אנו בוחנים את הפולימר מצומדת אמת המידה P3HT ב הממס deuterated האורתופדיה-dichlorobenzene (ODCB), מערכת פולימר ממיס אשר ראה שימוש נרחב עקב התאמתו למגוון רחב של ייצור אורגני מכשיר אלקטרוני טכניקות. 23 , 24 , 25 בסביבת הממס נתון זה, שרשראות P3HT להתחיל לצבור על גירויים סביבתיים, המתאים כגון ירידה בטמפרטורה או אובדן של איכות החומר הממיס. המנגנון המדויק עבור תהליך ההרכבה זה הוא תחת חקירה, באחד המסלולים המובילים המוצע האמין להיות תהליך הדרגתי שבו הפרט P3HT מולקולות π-מחסנית להקים מחליפי ננו-אגרגטים הידועה בשם nanofibrils, אשר אז את עצמם אגלומרט להקים מיקרון בקנה מידה גדול מאקרו-אגרגטים. 24 הבנת המסלולים הללו, המבנים הנובעת הנוצרת היא המפתח כראוי לניבוי, המשפיעים על היווצרות של התקן מיטביים השכבה הפעילה מורפולוגיות.
לקראת המטרה האולטימטיבית יותר בדיוק בימוי היווצרות של ארכיטקטורות השכבה הפעילה אלה, קיים צורך לפתח שיטות נוספות ניסיוני ותעשייתיים גמישה לשנות פולימר מצומדת מורפולוגיה מקומיים. מתודולוגיה חדשה יחסית אחד מרכזי סביב השימוש לאור החשיפה כאמצעי זול לסירוס ועיקור מורפולוגיה של שרשרת הפולימר, עם תוצאות חישובית והן ניסיוני מצביע לכיוון שלה היתכנות. 25 , 26 , 27 אחרונים שהיו בשימוש עבודה על ידי המעבדה שלנו ציין קיומה של שינוי המושרה אור של אינטראקציה פולימר ממיס מצומדת בפתרון שתדללו, שמוביל שינוי בגודל שרשרת הפולימר על תאורה. 30 , 31 . כאן, אנו מציגים פרוטוקול כדי להמשיך את העבודה הזאת על-ידי ניטור ביעילות את ההשפעות של חשיפת פתרון הרבה יותר מרוכז פולימר מצומדת לאור ישיר לאורך כל תהליך gelation הוא בבימויו של התרמוסטט שבשליטת טמפרטורה הרמפה. אנו מעסיקים ניוטרון פיזור שכן היא מאפשרת ניתוח חזקים של פרמטרים מבנית של המערכת פולימר ממיס סול-ג'ל על פיסיקליות מ אנגסטרום כדי מיקרון, יכולת בלתי אפשרי דרך אחרים פלייבק rheological או ספקטרוסקופיות נפוץ יותר שיטות. 16 , 17 , 30 , 31 וכך, על-ידי השוואת הזווית זעירים וקטנים שנותחה כראוי ניוטרון נתונים עבור ההרכבה של ג'לים נוצר תחת תאורה זהים לנתונים שנאספו בחושך מוחלט, הבדלים מבניים הביא על ידי תאורה מונחה יכול להיות באופן מקיף מזוהה ואפקטים לכמת.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="822">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:353px;">M(106) poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT)</td>
			<td style="width:143px;">Ossila</td>
			<td style="width:160px;">104934-50-1</td>
			<td style="width:167px;">Conjugated polymer</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">deuterated 1,2 ortho-dichlorobenzene (ODCB)</td>
			<td style="width:143px;">Sigma Aldrich</td>
			<td>AC321260050</td>
			<td>solvent</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

monitoring the effects of illumination on the structure of conjugated polymer gels using neutron scattering

נדגים פרוטוקול לפקח ביעילות את תהליך gelation של פתרון ריכוז גבוה של פולימר מצומדת הן נוכחות והעדר חשיפה אור לבן. על-ידי הסדרת רמפה טמפרטורה מבוקרת, gelation של חומרים אלה ניתן בדיוק לנטר הם התקדמותך דרך התפתחות מבנית זו, אשר באופן יעיל משקף את תנאי מנוסים במהלך שלב התצהיר פתרון אורגני מכשיר אלקטרוני פבריקציה נוספת. באמצעות פיזור ניוטרון זווית קטנה (SAN) וזווית אולטרה קטנה ניוטרון פיזור (USANS) יחד עם פרוטוקולים הולם המתאים לנו לכמת את האבולוציה של בחירת הפרמטרים מבניים לאורך כל התהליך הזה. ניתוח מעמיק מציין כי חשיפה ממושכת אור לאורך כל התהליך gelation באופן משמעותי הפיצולים המבנה של הג'ל בנוי בסופו של דבר. באופן ספציפי, תהליך צבירת האגרגטים בקנה מידה ננו poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT) היא השפעה שלילית על הנוכחות של תאורה, בסופו של דבר וכתוצאה פיגור של צמיחה מזערים פולימר מצומדת ו צורה של אשכולות מאקרו-צבירה בקנה מידה קטן יותר.

SANS דרך ו USANS ניסויים, תהליך gelation של P3HT d-ODCB נוטרו ביעילות מהמדינה פתרון מפוזרת ב 70 ° C למצב מלא וג'ל ב 20 º C. הניסויים נערכו שני בחושך מוחלט, בתאורה אור לבן. איור 1 מציג כמה עקומות נתונים SANS מופחתת דוגמה של ניסויים אלה, עם מעגל דוגמה מתאימה באיור 2. מנתוני הזה, השינויים המבניים המתרחשים כאשר הטמפרטורה יורדת נתפסו ביעילות, מסומן על ידי עלייה ברורה בעוצמתם מוחלט כפי והטמפרטורה צונחת. בנוסף, על כל טמפרטורה נתון יש סתירה ברורה בין הנתונים פיזור של הדגימות למד בחושך ואלה למד באור כנתונים חלקות אינם חופפים. הדבר מציין כי לאור החשיפה משפיעה באופן משמעותי על תהליך צבירת. איור 3 מציג ערכים עבור מגוון רחב של פרמטרים מבניים חילוץ באמצעות את משולב להתאים למודל מנתוני SANS ומספק מידע מבניים על מצרפי nanofibril והן את השלשלאות חינם עדיין בפתרון. Nanofibril את פני השטח מתאר את פני השטח של הפנים של גלילי בקנה מידה ננו P3HT אגרגטים של נותן גורם קנה המידה ECM תיאור איכותניות מכמות P3HT נוכח צבירה שלב, ואילו שרשרת חינם Rg ו- Porod אקספוננט מתארים את הגורם בגודל ובצורה של P3HT שרשראות טרם הג'לי בפתרון. הבדלים משמעותיים פרמטרים אלה בטמפרטורה נתונה לכל, בין אור וחושך דוגמאות בטמפרטורה נתונה מציינים כי הניסוי ואת תהליך התאמה כבשו את ההשפעה של חשיפה קלה על התהליך gelation. מאז הם מעסיקים מגוון Q נמוכות משמעותית, USANS ניסויים לאפשר שאפיון אורך גדול יותר קשקשים עקבית עם אגרגטים מאקרו P3HT, ועל ידי שיקוף אותה גישה שימוש בניסויים SANS, השפעת טמפרטורה, אור גודל האגרגטים הללו ביעילות לכמת. איור 4 מראה USANS נתונים מותווים לצד הנתונים SANS עבור טמפרטורה יחיד, איור 5 מציג את הנתוניםg R רכשה באמצעות התאמת נתונים USANS מודל חוק החשמל. ערך זהg R גדל עם הטמפרטורה יורדת gelation מתקדמת, בודדים nanofibrils P3HT עצמם צבירה כדי ליצור מזערים בקנה מידה גדול. כמו עם הנתונים SANS, קיים הבדל ברור בין נתוני אור וחושך, במיוחד מציג ערכיg R קטן עם חשיפה קלה.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56163/56163fig1.jpg"> 
איור 1: זווית קטנה פני עבור 17 wt % מדגם של P3HT ב- d-ODCB דרך 70-20 מעלות צלזיוס טמפרטורה הרמפה. הנתונים שנאספו בתאורה אור לבן (סמלים פתוח), בחושך מוחלט (סמלים סגור). קווי שגיאה דוח שגיאה אינסטרומנטלית. לשכפל מהפניית 28 בעלי הרשאה. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56163/56163fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56163/56163fig2.jpg"> 
איור 2: דוגמה מתאימה תוך שימוש בגישה דגם שילוב, שילוב גליל אליפטית והן פולימר נשלל אמצעי אחסון דגם wt 17% P3HT SANS נתונים שנאספו ב 34 מעלות צלזיוס בנוכחות תאורה אור לבן- לשכפל מהפניית 28 בעלי הרשאה. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56163/56163fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56163/56163fig3.jpg"> 
איור 3: בחר פרמטרים המתקבל המודל המשולב מתאים 17% wt P3HT באמצעות רמפה טמפרטורה 70-20° C עם עקבות שחור המציין דגימות למד בחושך, אדום רשמים דגימות אנלוגיים למד תחת תאורה: (א): משטח nanofibril אזור, (B): דגם גליל אליפטית פרמטר הסקלה של היקום, (ג): רדיוס עומדים של שרשראות חינם, ו- (ד): Porod אקספוננט של רשתות בחינם. קווי שגיאה לדווח על ערכי שגיאה שנוצרו על-ידי התאמה סטיית תקן. לשכפל מהפניית 28 בעלי הרשאה. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56163/56163fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56163/56163fig4.jpg"> 
איור 4: זווית זעירים וקטנים פיזור נתונים דוגמאות wt 17% P3HT ב 24 ° C מואר (אפור) וגם כהה (שחור). קווי שגיאה דוח שגיאה אינסטרומנטלית. לשכפל מהפניית 28 בעלי הרשאה. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56163/56163fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56163/56163fig5.jpg"> 
איור 5: רדיוס עומדים הערכים המתקבלים 17 wt % P3HT USANS נתונים מתאימים עם כוח Guinier-Porod החוק דגם מואר (אדום) ודוגמאות כהה (שחור). קווי שגיאה לדווח על ערכי שגיאה שנוצרו על-ידי התאמה סטיית תקן. לשכפל מהפניית 28 בעלי הרשאה.
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56163/56163fig6.jpg"> 
איור 6: איור של תהליך ההרכבה P3HT של שרשראות חינם כדי אגרגטים הסופי בקנה מידה מיקרון. לשכפל מהפניית 28 בעלי הרשאה. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56163/56163fig6large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Monitoring the Effects of Illumination on the Structure of Conjugated Polymer Gels Using Neutron Scattering at JoVE.com

Monitoring the Effects of Illumination on the Structure of Conjugated Polymer Gels Using Neutron Scattering

פרוטוקול לניתוח של ג'לים נוצר מעגל מצומדת פולימר poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT) באמצעות קטנה והציג זווית אולטרה קטנה ניוטרון פיזור נוכחות וגם היעדר תאורה.

פיקוח על ההשפעות של תאורה על המבנה של פולימר מצומדת ג'לים באמצעות פיזור נייטרון

We demonstrate a protocol to effectively monitor the gelation process of a high concentration solution of conjugated polymer both in the presence and ...

monitoring-effects-illumination-on-structure-conjugated-polymer-gels

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Chemistry

5.6K Views.  University of Tennessee, Knoxville. פרוטוקול לניתוח של ג'לים נוצר מעגל מצומדת פולימר poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT) באמצעות קטנה והציג זווית אולטרה קטנה ניוטרון פיזור נוכחות וגם היעדר תאורה.

Video: Monitoring the Effects of Illumination on the Structure of Conjugated Polymer Gels Using Neutron Scattering

Structure and Coordination Determination of Peptide-metal Complexes Using 1D and 2D 1H NMR

Copper (I) binding by metallochaperone transport proteins prevents copper oxidation and release of the toxic ions that may participate in harmful redox reactions. The Cu (I) complex of the peptide model of a Cu (I) binding metallochaperone protein, which includes the sequence MTCSGCSRPG (underlined is conserved), was determined in solution under inert conditions by NMR spectroscopy.
NMR is a widely accepted technique for the determination of solution structures of proteins and peptides. Due to difficulty in crystallization to provide single crystals suitable for X-ray crystallography, the NMR technique is extremely valuable, especially as it provides information on the solution state rather than the solid state. Herein we describe all steps that are required for full three-dimensional structure determinations by NMR. The protocol includes sample preparation in an NMR tube, 1D and 2D data collection and processing, peak assignment and integration, molecular mechanics calculations, and structure analysis. Importantly, the analysis was first conducted without any preset metal-ligand bonds, to assure a reliable structure determination in an unbiased manner.

Structure and Coordination Determination of Peptide-metal Complexes Using 1D and 2D 1H NMR

The NMR-solution structure of a metallochaperone model peptide with Cu (I) was determined, and a detailed protocol from sample preparation and 1D and 2D data collection to a three-dimensional structure is described.

Copper (I) binding by metallochaperone transport proteins prevents copper oxidation and release of the toxic ions that may participate in harmful redox ...

Preparation of Highly Porous Coordination Polymer Coatings on Macroporous Polymer Monoliths for Enhanced Enrichment of Phosphopeptides

We describe a protocol for the preparation of hybrid materials based on highly porous coordination polymer coatings on the internal surface of macroporous polymer monoliths. The developed approach is based on the preparation of a macroporous polymer containing carboxylic acid functional groups and the subsequent step-by-step solution-based controlled growth of a layer of a porous coordination polymer on the surface of the pores of the polymer monolith. The prepared metal-organic polymer hybrid has a high specific micropore surface area. The amount of iron(III) sites is enhanced through metal-organic coordination on the surface of the pores of the functional polymer support. The increase of metal sites is related to the number of iterations of the coating process.
The developed preparation scheme is easily adapted to a capillary column format. The functional porous polymer is prepared as a self-contained single-block porous monolith within the capillary, yielding a flow-through separation device with excellent flow permeability and modest back-pressure. The metal-organic polymer hybrid column showed excellent performance for the enrichment of phosphopeptides from digested proteins and their subsequent detection using matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry. The presented experimental protocol is highly versatile, and can be easily implemented to different organic polymer supports and coatings with a plethora of porous coordination polymers and metal-organic frameworks for multiple purification and/or separation applications.

A procedure for the preparation of porous hybrid separation media composed of a macroporous polymer monolith internally coated by a high surface area microporous coordination polymer is presented.

הכנת תיאום מאוד נקבובי פולימר ציפויים על מונוליתים פולימר Macroporous להעשרה משופרת של Phosphopeptides

We describe a protocol for the preparation of hybrid materials based on highly porous coordination polymer coatings on the internal surface of macroporous ...

Photodynamic Therapy with Blended Conducting Polymer/Fullerene Nanoparticle Photosensitizers

In this article a method for the fabrication and reproducible in-vitro evaluation of conducting polymer nanoparticles blended with fullerene as the next generation photosensitizers for Photodynamic Therapy (PDT) is reported. The nanoparticles are formed by hydrophobic interaction of the semiconducting polymer MEH-PPV (poly[2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene]) with the fullerene PCBM (phenyl-C61-butyric acid methyl ester) in the presence of a non-compatible solvent. MEH-PPV has a high extinction coefficient that leads to high rates of triplet formation, and efficient charge and energy transfer to the fullerene PCBM. The latter processes enhance the efficiency of the PDT system through fullerene assisted triplet and radical formation, and ultrafast deactivation of MEH-PPV excited stated. The results reported here show that this nanoparticle PDT sensitizing system is highly effective and shows unexpected specificity to cancer cell lines.

This protocol describes a method for the fabrication of conducting polymer nanoparticles blended with fullerene. These nanoparticles were investigated for their potential use as a next generation photosensitizers for Photodynamic Therapy (PDT).

פוטודינמי תרפיה עם Blended ניצוח פולימר / פולרן Nanoparticle פוטוסנסיטייסרים

In this article a method for the fabrication and reproducible in-vitro evaluation of conducting polymer nanoparticles blended with fullerene as the next ...

Layer-by-layer Synthesis and Transfer of Freestanding Conjugated Microporous Polymer Nanomembranes

CMP as large surface area materials have attracted growing interest recently, due to their high variability in the incorporation of functional groups in combination with their outstanding thermal and chemical stability, and low densities. However, their insoluble nature causes problems in their processing since usually applied techniques such as spin coating are not available. Especially for membrane applications, where the processing of CMP as thin films is desirable, the processing problems have hindered their commercial application.
Here we describe the interfacial synthesis of CMP thin films on functionalized substrates via molecular layer-by-layer (l-b-l) synthesis. This process allows the preparation of films with desired thickness and composition and even desired composition gradients.
The use of sacrificial supports allows the preparation of freestanding membranes by dissolution of the support after the synthesis. To handle such ultra-thin freestanding membranes the protection with sacrificial coatings showed great promise, to avoid rupture of the nanomembranes. To transfer the nanomembranes to the desired substrate, the coated membranes are upfloated at the air-liquid interface and then transferred via dip coating.

In this paper we describe the interfacial synthesis of conjugated microporous polymers (CMP) on sacrificial substrates, and the dissolution of the substrate for the preparation of freestanding CMP nanomembranes. In addition, we will describe how the fragile nanomembranes can be transferred to other substrates.

סינתזה והעברה של אוב Nanomembranes פולימר Microporous Conjugated שכבה אחר שכבה

CMP as large surface area materials have attracted growing interest recently, due to their high variability in the incorporation of functional groups in ...

Functionalization of Single-walled Carbon Nanotubes with Thermo-reversible Block Copolymers and Characterization by Small-angle Neutron Scattering

We demonstrate a protocol for single-walled carbon nanotube functionalization using thermo-sensitive PEO-PPO-PEO triblock copolymers in an aqueous solution. In a carbon nanotube/PEO105-PPO70-PEO105 (poloxamer 407) aqueous solution, the amphiphilic poloxamer 407 adsorbs onto the carbon nanotube surfaces and self-assembles into continuous layers, driven by intermolecular interactions between constituent molecules. The addition of 5-methylsalicylic acid changes the self-assembled structure from spherical-micellar to a cylindrical morphology. The fabricated poloxamer 407/carbon nanotube hybrid particles exhibit thermo-responsive structural features so that the density and thickness of poloxamer 407 layers are also reversibly controllable by varying temperature. The detailed structural properties of the poloxamer 407/carbon nanotube particles in suspension can be characterized by small-angle neutron scattering experiments and model fit analyses. The distinct curve shapes of the scattering intensities depending on temperature control or addition of aromatic additives are well described by a modified core-shell cylinder model consisting of a carbon nanotube core cylinder, a hydrophobic shell, and a hydrated polymer layer. This method can provide a simple but efficient way for the fabrication and in-situ characterization of carbon nanotube-based nano particles with a structure-tunable encapsulation.

A method for the functionalization of carbon nanotubes with structure-tunable polymeric encapsulation layers and structural characterization using small-angle neutron scattering is presented.

Functionalization של ננו-צינורות פחמן חד-דופנות עם קופולימרים לחסום Thermo-הפיך אפיון על ידי פיזור קטן זווית ניוטרון

We demonstrate a protocol for single-walled carbon nanotube functionalization using thermo-sensitive PEO-PPO-PEO triblock copolymers in an aqueous ...

The Preparation and Properties of Thermo-reversibly Cross-linked Rubber Via Diels-Alder Chemistry

A method for using Diels Alder thermo-reversible chemistry as cross-linking tool for rubber products is demonstrated. In this work, a commercial ethylene-propylene rubber, grafted with maleic anhydride, is thermo-reversibly cross-linked in two steps. The pending anhydride moieties are first modified with furfurylamine to graft furan groups to the rubber backbone. These pendant furan groups are then cross-linked with a bis-maleimide via a Diels-Alder coupling reaction. Both reactions can be performed under a broad range of experimental conditions and can easily be applied on a large scale. The material properties of the resulting Diels-Alder cross-linked rubbers are similar to a peroxide-cured ethylene/propylene/diene rubber (EPDM) reference. The cross-links break at elevated temperatures (&#62; 150 &#176;C) via the retro-Diels-Alder reaction and can be reformed by thermal annealing at lower temperatures (50-70 &#176;C). Reversibility of the system was proven with infrared spectroscopy, solubility tests and mechanical properties. Recyclability of the material was also shown in a practical way, i.e., by cutting a cross-linked sample into small parts and compression molding them into new samples displaying comparable mechanical properties, which is not possible for conventionally cross-linked rubbers.

A simple two-step approach involving rubber modification and cross-linking yields fully reworkable, elastic rubber products.

הכנת המאפיינים של Thermo-הפיך צולב הגומי Via דילס-אלדר לכימיה

A method for using Diels Alder thermo-reversible chemistry as cross-linking tool for rubber products is demonstrated. In this work, a commercial ...

Electrochemical Impedance Spectroscopy as a Tool for Electrochemical Rate Constant Estimation

Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was used for advanced characterization of organic electroactive compounds along with cyclic voltammetry (CV). In the case of fast reversible electrochemical processes, current is predominantly affected by the rate of diffusion, which is the slowest and limiting stage. EIS is a powerful technique that allows separate analysis of stages of charge transfer that have different AC frequency response. The capability of the method was used to extract the value of charge transfer resistance, which characterizes the rate of charge exchange on the electrode-solution interface. The application of this technique is broad, from biochemistry up to organic electronics. In this work, we are presenting the method of analysis of organic compounds for optoelectronic applications.

Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) of species that undergo reversible oxidation or reduction in solution was used for determination of rate constants of oxidation or reduction.

עכבה אלקטרוכימי ספקטרוסקופיה ככלי הערכה מתמדת קצב אלקטרוכימי

Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was used for advanced characterization of organic electroactive compounds along with cyclic voltammetry (CV). ...

Raman and IR Spectroelectrochemical Methods as Tools to Analyze Conjugated Organic Compounds

In the presented work, two spectroelectrochemical techniques are discussed as tools for the analysis of the structural changes occurring in the molecule on the vibrational level of energy. Raman and IR spectroelectrochemistry can be used for advanced characterization of the structural changes in the organic electroactive compounds. Here, the step-by-step analysis by means of Raman and IR spectroelectrochemistry is shown. Raman and IR spectroelectrochemical techniques provide complementary information about structural changes occurring during an electrochemical process, i.e. allows for the investigation of redox processes and their products. The examples of IR and Raman spectroelectrochemical analysis are presented, in which the products of the redox reactions, both in solution and solid state, are identified.

A protocol of step-by-step Raman and IR spectroelectrochemical analysis is presented.

ראמאן ושיטות IR Spectroelectrochemical ככלים לניתוח מצומדת תרכובות אורגניות

In the presented work, two spectroelectrochemical techniques are discussed as tools for the analysis of the structural changes occurring in the molecule ...

Using Cyclic Voltammetry, UV-Vis-NIR, and EPR Spectroelectrochemistry to Analyze Organic Compounds

Cyclic voltammetry (CV) is a technique used in the analysis of organic compounds. When this technique is combined with electron paramagnetic resonance (EPR) or ultraviolet-visible and near-infrared (UV-Vis-NIR) spectroscopies, we obtain useful information such as electron affinity, ionization potential, band-gap energies, the type of charge carriers, and degradation information that can be used to synthesize stable organic electronic devices. In this study, we present electrochemical and spectroelectrochemical methods to analyze the processes occurring in active layers of an organic device as well as the generated charge carriers.

In this article, we describe electrochemical, electron paramagnetic resonance, and ultraviolet-visible and near-infrared spectroelectrochemical methods to analyze organic compounds for application in organic electronics.

באמצעות וולטמטריה ציקלית, UV-Vis-ניר EPR Spectroelectrochemistry לנתח תרכובות אורגניות

Cyclic voltammetry (CV) is a technique used in the analysis of organic compounds. When this technique is combined with electron paramagnetic resonance ...

Reactive Vapor Deposition of Conjugated Polymer Films on Arbitrary Substrates

We demonstrate a method of conformally coating conjugated polymers on arbitrary substrates using a custom-designed, low-pressure reaction chamber. Conductive polymers, poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) and poly(3,4-propylenedioxythiophene) (PProDOT), and a semiconducting polymer, poly(thieno[3,2-b]thiophene) (PTT), were deposited on unconventional highly-disordered and textured substrates with high surface areas, such as paper, towels and fabrics. This reported deposition chamber is an improvement of previous vapor reactors because our system can accommodate both volatile and nonvolatile monomers, such as 3,4-propylenedioxythiophene and thieno[3,2-b]thiophene. Utilization of both solid and liquid oxidants are also demonstrated. One limitation of this method is that it lacks sophisticated in situ thickness monitors. Polymer coatings made by the commonly used solution-based coating methods, such as spin-coating and surface grafting, are often not uniform or susceptible to mechanical degradation. This reported vapor phase deposition method overcomes those drawbacks and is a strong alternative to common solution-based coating methods. Notably, polymer films coated by the reported method are uniform and conformal on rough surfaces, even at a micrometer scale. This feature allows for future application of vapor deposited polymers in electronics devices on flexible and highly textured substrates.

This paper presents a protocol for reactive vapor deposition of poly(3,4-ethylenedioxythiophene), poly(3,4-propylenedioxythiophene), and poly(thieno[3,2-b]thiophene) films on glass slides and rough substrates, such as textiles and paper.