由瞬态激子离域介导的有机半导体中高效能量传输

高效能量传输对于有机半导体（OSC）器件（如光伏器件、光电探测器和光催化系统）极为重要。然而，OSC 薄膜中光生激子在其寿命内大多占据高度局域态。因此能量传输被认为主要由局域激子的位点间跳跃介导，将激子扩散系数限制在约 10^{-2} cm^2/s 以下，相应扩散长度低于约 50 nm。本文利用超快光学显微镜结合非绝热分子动力学模拟，给出了一种新型高效能量传输机制的证据：瞬态激子离域，即与振动模式的能量交换使激子在平衡条件下暂时重新访问空间扩展态。在通过活性结晶驱动自组装制备的高度有序聚(3-己基噻吩)纳米纤维薄膜中，我们表明这可实现高达 1.1±0.1 cm^2/s 的激子扩散常数和 300±50 nm 的扩散长度。我们的结果揭示了平衡条件下局域与离域激子构型间的动态相互作用，呼吁对激子动力学基本图像进行重新评估。这为设计 OSC 薄膜中高效能量传输建立了新规则，将促成不基于受限体异质结的新器件架构。