聚烷基芴共轭聚合物的动力学：来自中子谱学和分子动力学模拟的见解
软凝聚态物质
2024-07-01 v2 材料科学
摘要
利用准弹性中子散射 (QENS) 技术，研究了侧链长度不同的共轭聚合物聚 (9,9-二辛基芴) (PF8) 和聚 (9,9-二十二烷基芴) (PF12) 在非晶相中的动力学。测量结果得到了分子动力学 (MD) 模拟的协同支持。探测重点放在皮秒时间尺度上，此时 PF8 和 PF12 的结构动力学主要由其侧链运动主导。测量结果突出了温度诱导的动力学，反映在加热时 QENS 谱的展宽上。MD 模拟很好地重现了观测结果，从而验证了 MD 力场、采用的非晶模型结构和数值程序。由于 QENS 谱主要由 PF8 和 PF12 主链和侧链上的氢信号主导，对 MD 模拟的广泛分析使得：(i) 标记这些氢原子，(ii) 估计它们对 van Hove 函数自相关部分乃至 QENS 谱的贡献，以及 (iii) 确定涉及标记氢原子的不同运动的活化能。发现 PF12 表现出比 PF8 更宽的 QENS 谱，表明 PF12 的二十二烷基链比 PF8 的二辛基链具有更显著的运动。这与我们的 MD 分析结果一致：(i) 确认 PF12 的玻璃化转变温度低于 PF8，(ii) 显示 PF12 的密度低于 PF8，以及 (iii) 强调 PF12 运动的活化能低于 PF8。这项研究有助于深入了解 PF8 和 PF12 共轭聚合物的温度诱导侧链动力学，这些动力学影响其稳定性，并可能影响相关光电有源层的性能。
引用
@article{arxiv.2403.06822,
title = {Dynamics of Polyalkylfluorene Conjugated Polymers: Insights from Neutron Spectroscopy and Molecular Dynamics Simulations},
author = {Mohamed Zbiri and Anne A. Y. Guilbert},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.06822},
year = {2024}
}