| dc.description.abstract |
Prezentowana praca wpisuje się w nurt badan podstawowych fizykochemicznych nad materiałami organicznymi oraz nieorganiczno-organicznymi do zastosowań fotonicznych: fotogeneracji ładunku oraz losowej akcji laserowej. Dysertacja składa się z ośmiu rozdziałów, w tym w dwóch zostały przedstawione wyniki badań własnych. Pierwszy rozdział zawiera cel oraz motywacje do podjęcia badań, natomiast w rozdziale drugim krótko opisano aktualny stan wiedzy dotyczący zastosowań materiałów ciekłokrystalicznych oraz hybrydowych w fotowoltaice oraz materiałów hybrydowych jako układów laserujących. Trzeci rozdział poświecono technikom badawczym używanym w pracy. Druga część dysertacji obejmuje badania prowadzone na dwóch grupach związków hybrydowych. W rozdziale 4 opisano cztery dendrymeryczne związki ciekłokrystaliczne zawierające w swojej budowie fragment oligofenylowinylenowy (OPV) a dwa z nich również fragment fulerenowy. Obecność w strukturze molekuł OPV oraz C60 stwarza możliwość zastosowania takich związków do generacji ładunku pod wpływem światła, co też zostało pokazane w pracy. Na właściwości fotowoltaiczne materiałów mają również wpływ właściwości strukturalne, w tym przypadku rodzaj tworzonych faz ciekłokrystalicznych. Związek zbudowany z dwóch identycznych fragmentów dendrymerycznych połączonych fragmentem liniowym (gdzie znajdują się ugrupowania OPV oraz C60) tworzy fazy kolumnowe heksagonalne a związek zbudowany z jednego fragmentu dendrymerycznego tworzy fazy typu lamelarnego. W pierwszym przypadku struktura jest dwuwymiarowa a przewodnictwo ładunków odbywa sie w jednym wymiarze – wzdłuż kolumn, natomiast w drugim przypadku struktura jest jednowymiarowa a przewodnictwo ładunków odbywa się w płaszczyznie. Badania wykazały, że efektywniej jest transportowany ładunek w fazie kolumnowej. Rozdział 5 dedykowany jest materiałom nieorganiczno-organicznym zbudowanym z nanocząstek dwutlenku tytanu (NP, o średnicy od 3 do 17 nm) i organicznych barwników zaadsorbowanych chemicznie na powierzchni TiO2 za pośrednictwem grupy karboksylowej. Nanocząstki zostały zsyntezowane metodą zol-żel a nastepnie „opłaszczone” barwnikiem w odpowiednim rozpuszczalniku organicznym. Wykorzystane barwniki to pochodne porfiryny, fenazyny, chinoksaliny i [2]benzotiofenu. Właściwości otrzymanych materiałów potwierdzane były m.in. rentgenograficznie, spektroskopowo i mikroskopowo (AFM, TEM). Liczba molekuł barwnika na powierzchni nanocząstki wraz ze wzrostem średnicy nanocząstki wykazuje zależność kwadratową, co jest typowe również dla innych nanocząstek opisywanych w literaturze. Celem badań nad modyfikowanymi NP TiO2 było stworzenie układów podobnych do tych opisanych w pierwszej części pracy, czyli faz ciekłokrystalicznych zbudowanych z obiektów o charakterze donorowo-akceptorowym. Próby domieszkowania ciekłego kryształu nanocząstkami zakończyły się niepowodzeniem, tj. wytrącaniem się agregatów nanocząstek z matrycy ciekłokrystalicznej. Zastosowane opłaszczenie organiczne było niewystarczające do utworzenia jednorodnej mieszaniny nawet w przypadku domieszkowania ciekłokrystalicznego barwnika nanocząstkami modyfikowanymi tymże barwnikiem. Przygotowane materiały hybrydowe (NP TiO2@barwnik) poddano badaniom fotowoltaicznym przy oświetlaniu próbek całym spektrum lampy ksenonowej oraz wybranymi długościami fali świetlnej odpowiadającymi absorpcji barwnika. Zaobserwowano dla wszystkich próbek fotoefekt, jednak w zakresie absorpcji światła widzialnego, gdzie absorbują barwniki, fotoefekt jest mniejszy niż przy oświetlaniu próbki całym spektrum lampy. Nanocząstki TiO2 są bardzo fotoaktywne w zakresie światła UV, fotogenerowany fotoprąd w tym zakresie absorpcji praktycznie pochodzi tylko od TiO2. Należy także zauważyć, ze opłaszczenie warstwą organiczną nanocząstek nieorganicznych, będących w kontakcie z elektrodą, moąe powodować barierę potencjału a tym samym utrudniać przepływ elektronów z próbki do elektrody. Nanocząstki TiO2 poddano także badaniom losowej akcji laserowej (RL) w etanolowych roztworach pirometanu oraz rodaminy. Jest to stosunkowo nowa gałąź nauki i jeszcze nie odnotowano badan RL na układach opłaszczonych nanocząstek. Badania wykonane w pracy dla nanocząstek opłaszczonych ciekłokrystaliczną pochodną fenazyny potwierdzają możliwość otrzymania losowej akcji laserowej, jednak zależność natężenia światła emitowanego od energii wiązki pompujacej charakteryzuje się większym rozrzutem punktów niż w przypadku nanocząstek nieopłaszczonych. Przyczyną takiego zachowania może być dodatkowa fluktuacja stałej dielektrycznej spowodowana obecnością na powierzchni tlenku tytanu (IV) molekuł barwnika organicznego, dla którego współczynnik załamania światła wynosi ok. 1,8 (nTiO2=2,7, nEtOH=1,3), większa dynamika tworzenia agregatów NP lub nieciągłość powłoki organicznej na nanocząstkach spowodowana oderwaniem molekuł barwnika pod wpływem silnej wiązki laserowej. Warto podkreślić, że wszystkie próbki wykazywały laserowanie przy dość niskim progu wiązki pompujacej, tj. ok. 20 μJ. W rozdziale 6 pracy zebrano podsumowanie a w kolejnych załączniki. |