Органические тонкопленочные материалы на основе производных фталоцианина для эффективных устройств наноэлектроники

Работы, проведенные в ходе выполнения проекта, были направлены на поиск оптимальных условий для создания новых органических тонкопленочных материалов для высокоэффективных устройств наноэлектроники. Впервые представлено исследование оптических свойств 3,4,12,13,21,22,30,31-Окта-(2-нафтил)-2,3-нафталоцианинато цинка и 3,4,12,13,21,22,30,31-Окта-(2-нафтокси)-2,3-нафталоцианинато цинка в растворах хлороформа и тонкоплёночных образцах. Были сформированы плавающие слои и пленки Ленгмюра-Шеффера этих соединений. Получены спектры поглощения и флуоресценции как для растворов соединений, так и для многослойных пленок Ленгмюра-Шеффера. Показано, что в спектрах поглощения многослойных плёнок положение Q-полосы (полосы, ответственной за цвет соединения) батохромно смещено на 12-13 нм по сравнению со спектрами растворов. Это можно объяснить наличием межмолекулярных взаимодействий в тонких пленках нафталоцианина, характерных для J-агрегатов. Состояние J-агрегатов обусловлено межмолекулярным дипольным взаимодействием между ориентированными в виде цепочки молекулами нафталоцианина. Из-за образования плотно упакованного пограничного слоя в тонкоплёночных образцах происходит тушение флуоресценции. Получены плавающие слои и пленки Ленгмюра-Шеффера 2,3,9,10,16,17,23,24-окта-(3-(этилтио)фенил)фталоцианината лютеция ацетата. Проведено моделирование плавающего слоя данного соединения и рассчитаны геометрические характеристики упаковки молекул на поверхности воды. Показано, что площадь, приходящаяся на одну молекулу в плотнейшей face-on упаковке монослоя, равна 4,94 нм^2. Анализ изотермы сжатия плавающего слоя, электронных спектров поглощения раствора в хлороформе и тонких пленках, а также АСМ изображений рельефа поверхности пленок Ленгмюра-Шеффера показал, что на границе раздела фаз воздух/вода, так же, как и на твердой подложке, молекулы расположены по типу face-on. Такая надмолекулярная организация исследуемого соединения, вероятно, связана с ориентирующим эффектом ацетатного остатка при атоме лютеция и атомов серы на водной субфазе. Методом электронной спектроскопии поглощения установлено, что пленки содержат небольшое количества агрегатов J-типа. Молекулы с протяжённой сопряжённой π-электронной системой в сочетании с плоской и жёсткой топологией традиционно рассматриваются на роль кандидатов при создании органических проводников. При наличии предпосылок к внутримолекулярным переносам заряда такие молекулы могут иметь перспективы при создании оптоэлектронных устройств. Было описано получение нового бис-семихинонового комплекса никеля с о-хиноном, аннелированным 1,3-дитиол-2-тиокарбонильным фрагментом, изучены особенности его нанесения на различные подложки в виде тонкоплёночных покрытий. Показано, что в тонкоплёночном покрытии сохраняется кристаллическая структура исходного комплекса. В сэндвичевых структурах с алюминиевым катодом обнаружен фотовольтаический эффект. Были исследованы электрохимические и спектроэлектрохимические свойства ковалентно связанного конъюгата на основе метилфеофорбида а (Pheo a) и 2-(2-гидроксиметилбензилокси)-9(10),16(17),23(24)-три-трет-бутилфталоцианината цинка (ZnPc). Используя циклическую вольтамперометрию (CV) и квадратноволновую вольтамперометрию (SWV), обнаружены четыре окислительных перехода при 0,06, 0,47, 0,57 и 0,87 В относительно ферроцена Fc^+/Fc и три восстановительных перехода при -1,59, 1,78 и -2,03 В. Значительные сдвиги окислительных потенциалов диады по сравнению с отдельными ее компонентами свидетельствуют о наличии сильных взаимодействий между катион-радикалом [ZnPc]^•+ и Pheo a -фрагментом диады. Сравнение УФ-видимых спектров также подтверждает π-π взаимодействие между фрагментами. Ступенчатое окисление диады в спектроэлектрохимическом (SEC) эксперименте показывает, что первая и вторая волны окисления в диаде связаны с первым потенциалом окислением фталоцианинового и порфиринового компонентов соответственно. Кроме того, окисление фрагмента Pheo a приводит к одновременному исчезновению характерных полос в спектре поглощения, связанных с образовавшимся катион-радикалом [ZnPc]^•+, что подтверждает выводы вольтамперометрических данных о взаимодействии фрагментов в диаде. Таким образом, итогом выполнения проекта стало получение функциональных наноматериалов перспективных для применения в устройствах информационно-телекоммуникационных систем, основанных на органической микро- и наноэлектронике, в которых проявляются особенности молекулярного строения составляющих их материалов.