巨大双極子モーメントと超高速励起子分離を備えたin-situフォーマットドナーacceptorポリマー

ドナー - アクセプター半導体ポリマーは、光触媒に適用する無数の機会を示しています。以前の研究では、直接のボトムアップ方法を通じて彼らの利点を示しています。残念ながら、これらのアプローチはしばしば厳しい反応条件を伴い、光触媒に対する制御されていない重合度の影響を見落としています。その上、ドナーacceptorポリマーの電子穴ペア（励起子）の分離の背後にあるメカニズムはとらえどころのないままです。この研究では、ドナー - 炭素 - 炭素ドナーからドナー - 炭素acceptor状態へのハイパークロスリンクポリマーのビルディングブロックの光誘発性変換を含む、合成後の方法を提示し、実質的な分子内双極子モーメントを持つポリマーをもたらします。したがって、励起子は、変換されたポリマーで効率的に分離されています。この戦略の有用性は、強化された光触媒過酸化水素合成によって例示されます。勇気づけられて、私たちの観察結果は、時間分解技術を使用して分子内電荷移動状態の形成を明らかにし、分離と弛緩を含む一時的な励起子の挙動を確認します。この光誘導方法は、非常に効率的なドナーアクセプターポリマー光触媒の開発を導くだけでなく、有機太陽電池、光発光ダイオード、センサーなどのさまざまなフィールドにも適用されます。

Donor-acceptor semiconducting polymers present countless opportunities for application in photocatalysis. Previous studies have showcased their advantages through direct bottom-up methods. Unfortunately, these approaches often involve harsh reaction conditions, overlooking the impact of uncontrolled polymerization degrees on photocatalysis. Besides, the mechanism behind the separation of electron-hole pairs (excitons) in donor-acceptor polymers remains elusive. This study presents a post-synthetic method involving the light-induced transformation of the building blocks of hyper-cross-linked polymers from donor-carbon-donor to donor-carbon-acceptor states, resulting in a polymer with a substantial intramolecular dipole moment. Thus, excitons are efficiently separated in the transformed polymer. The utility of this strategy is exemplified by the enhanced photocatalytic hydrogen peroxide synthesis. Encouragingly, our observations reveal the formation of intramolecular charge transfer states using time-resolved techniques, confirming transient exciton behavior involving separation and relaxation. This light-induced method not only guides the development of highly efficient donor-acceptor polymer photocatalysts but also applies to various fields, including organic solar cells, light-emitting diodes, and sensors.