研究目的
利用准弹性中子散射(QENS)研究半导体聚合物MEH-PPV在其玻璃化转变温度以下烷基侧链的纳米尺度动力学行为,重点解析局域运动及其特征。
研究成果
MEH-PPV中烷基侧链的动力学是局域化的,在室温下由两个特征时间尺度约为18皮秒和170皮秒的过程组成,分别归因于链末端和连接端的质子。这些时间尺度基本与温度无关,但取决于聚合物的构象状态??梢贫首拥谋壤嫖露壬叨黾?。未来的工作应探索高于玻璃化转变温度Tg及不同构象状态下的动力学行为。
研究不足
可分析的Q范围受限于较高Q值处的相干散射贡献。数据的统计精度使得难以区分甲基旋转和侧链运动的贡献。该研究在玻璃化转变温度Tg以下进行,因此未探究Tg以上的动力学行为。采用多位置旋转模型(M=4)是基于拟合质量,但可通过更多数据进一步优化。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用准弹性中子散射(QENS)技术探测MEH-PPV材料在玻璃化转变温度(Tg)以下的烷基侧链动力学行为。通过假设各向同性迁移率和局域运动,使用包含静态与动态组分的解析扩散模型对数据进行拟合。
2:样品选择与数据来源:
MEH-PPV粉末购自Sigma-Aldrich公司并直接使用。辅以透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和差示扫描量热法(DSC)等表征手段评估其形貌、结构及Tg值。
3:实验设备与材料清单:
主要设备包括蔡司Libra 120透射电镜、PANalytical X'Pert Pro MPD XRD仪、DSC仪器、散裂中子源的BASIS背散射谱仪(用于QENS测量)及VISION谱仪(振动测量)。实验材料为MEH-PPV粉末及中子散射用标准铝制样品容器。
4:实验流程与操作规范:
样品密封于铝制容器中,在275K/300K/350K温度下进行QENS测量,能量转移范围-100至100μeV,动量转移范围0.3-1.3??1。数据按0.2??1宽度分箱处理,分析时考虑分辨率函数及背景贡献。
5:3-3??1。数据按2??1宽度分箱处理,分析时考虑分辨率函数及背景贡献。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:采用与分辨率函数卷积的弹性+动态组分模型进行拟合,提取线宽及弹性非相干结构因子(EISF)等参数。应用局域扩散模型和甲基旋转模型,通过卡方值评估拟合优度。
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获取完整内容-
Transmission Electron Microscope
Libra 120
Zeiss
Analyzing morphologies of polymer samples.
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X-ray Diffractometer
X'Pert Pro MPD
PANalytical
Conducting X-ray diffraction measurements to assess polymer structure.
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MEH-PPV
Sigma-Aldrich
Sample material for investigating nanoscale dynamics of alkyl side groups in semiconducting polymers.
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Differential Scanning Calorimetry Instrument
Determining glass transition temperature (Tg) of the polymer sample.
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Backscattering Spectrometer
BASIS
Spallation Neutron Source
Performing quasi-elastic neutron scattering (QENS) measurements to study dynamics.
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VISION Spectrometer
Conducting vibrational scattering measurements at low temperatures.
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Mantid Software
Used for data reduction in neutron scattering experiments.
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DAVE Software
Used for data analysis in neutron scattering experiments.
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