Σύνθεση και πολυμερισμός ετεροκυκλικών αρωματικών συστημάτων μέσω απευθείας καταλυτικής σύζευξης C-H

• Κύριος συγγραφέας: Θεοδοσοπούλου, Δήμητρα
• Άλλοι συγγραφείς: Ρασσιάς, Γεράσιμος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2019
• Θέματα: Ηλιακή ακτινοβολία; Οργανικά φωτοβολταϊκά; Διάταξη διεσπαρμένης ετεροεπαφής; Ημιαγώγιμα πολυμερή; Σύστημα δότη-δέκτη ηλεκτρονίων; Απευθείας καταλυτική διαρυλική σύζευξη C-H; 621.472; Solar radiation; Organic photovoltaics; Bulk heterojunction arrangement; Semiconductive polymers; Electron donor-acceptor system; Direct catalytic biaryl coupling of C-H

Τα τελευταία χρόνια αυξάνεται ραγδαία το ερευνητικό ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας για την ανάπτυξη των φωτοβολταϊκών κυψελίδων. Η μετατροπή της ηλιακής ακτινοβολίας σε ηλεκτρική ενέργεια συνιστά ιδανικό τρόπο για τη δημιουργία μιας μοντέρνας κοινωνίας στην οποία κύρια πηγή ενέργειας θα είναι ο ηλεκτρισμός. Τα οργανικά φωτοβολταϊκά, σε σύγκριση με τα συμβατικά ανόργανα που βασίζονται στο Si, παρουσιάζουν πλεονεκτήματα όπως η δυνατότητα επεξεργασίας τους σε διάλυμα, το χαμηλό κόστος κατασκευής, το χαμηλό βάρος, οι καλές μηχανικές ιδιότητες που συνολικά υπόσχονται μειωμένο αντίκτυπο στο περιβάλλον. Η διάταξη διεσπαρμένης ετεροεπαφής (bulk heterojunction), στην οποία το ενεργό στρώμα αποτελείται από πολυμερικούς δότες και δέκτες ηλεκτρονίων είναι ιδιαίτερα διαδεδομένη στις οργανικές κυψελίδες. Στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία έγινε σχεδιασμός και σύνθεση νέων ημιαγώγιμων πολυμερών με συγκεκριμένες ιδιότητες για τη χρήση τους ως πολυμερικά στρώματα δότη ηλεκτρονίων. Τόσο τα μονομερή όσο και τα πολυμερή που συντέθηκαν, σχεδιάστηκαν ώστε να φέρουν σύστημα δότη-δέκτη ηλεκτρονίων, συνδυάζοντας με αυτόν τον τρόπο εκτεταμένη συζυγία αρωματικών δακτυλίων και υψηλή απορρόφηση στο φάσμα υπεριώδους-ορατού. Αρχικά συντέθηκαν τα μονομερή, τα οποία βασίζονται σε μονάδες βενζοθειαδιαζόλης ή θειενοπυραζίνης ως δέκτες ηλεκτρονίων και μονάδες edot ή Ν-παραγώγων της καρβαζόλης, υποκατεστημένων με σουλφονομάδες, ως δότες ηλεκτρονίων. Τα μονομερή συντέθηκαν μέσω της απευθείας καταλυτικής διαρυλικής σύζευξης (Direct C-H coupling), η οποία σε σύγκριση με τις κλασικές καταλυτικές μεθόδους (Stille, Suzuki) είναι συντομότερη, οικονομικότερη και πιο οικολογική καθώς παράγονται λιγότερα τοξικά απόβλητα. Στη συνέχεια έγινε διερεύνηση και βελτιστοποίηση των συνθηκών πολυμερισμού μέσω Direct C-H coupling ώστε να ληφθούν όσο το δυνατό μεγαλύτερα μοριακά βάρη και αποδόσεις στα συντιθέμενα πολυμερή.