Relationship between interchain interaction, exciton delocalization, and charge separation in low-bandgap copolymer blends

Journal of the American Chemical Society

Volumn 136, Issue 28, 2014, Pages 10024-10032

  Guo, Zhi ^a,b   Lee, Doyun ^c   Schaller, Richard D ^d,f   Zuo, Xiaobing ^e   Lee, Byeongdu ^e   Luo, Tengfei ^b   Gao, Haifeng ^c   Huang, Libai ^a  

^a UNIVERSITY OF NOTRE DAME   (United States)

^b University of Notre Dame   (United States)

^c UNIVERSITY OF NOTRE DAME   (United States)

^d Center for Nanoscale Materials   (United States)

^e ARGONNE NATIONAL LABORATORY   (United States)

^f NORTHWESTERN UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CARBOXYLATION; CHAINS; COPOLYMERS; ENERGY GAP; EXCITED STATES; EXCITONS; QUANTUM CHEMISTRY; SEPARATION; SOLAR CELLS;

COMPUTATIONAL QUANTUM CHEMISTRY; DONOR-ACCEPTOR COPOLYMERS; EXCITED STATE STRUCTURES; EXCITON DELOCALIZATION; INTERCHAIN INTERACTIONS; SOLAR CELL PERFORMANCE; SOLAR-CELL APPLICATIONS; ULTRA-FAST SPECTROSCOPIES;

POLYMERS;

EID: 84904438957     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja503465s     Document Type: Article

References (67)

1. Clarke, T. M.; Durrant, J. R. Chem. Rev. 2010, 110, 6736
2. Yang, X.; Loos, J.; Veenstra, S. C.; Verhees, W. J. H.; Wienk, M. M.; Kroon, J. M.; Michels, M. A. J.; Janssen, R. A. J. Nano Lett. 2005, 5, 579
3. Mayer, A. C.; Scully, S. R.; Hardin, B. E.; Rowell, M. W.; McGehee, M. D. Mater. Today 2007, 10, 28
4. Coffey, D. C.; Reid, O. G.; Rodovsky, D. B.; Bartholomew, G. P.; Ginger, D. S. Nano Lett. 2007, 7, 738
5. Campoy-Quiles, M.; Campoy-Quiles, M.; Ferenczi, T.; Ferenczi, T.; Agostinelli, T.; Agostinelli, T.; Etchegoin, P. G.; Etchegoin, P. G.; Kim, Y.; Kim, Y.; Anthopoulos, T. D.; Anthopoulos, T. D.; Stavrinou, P. N.; Stavrinou, P. N.; Bradley, D. D. C.; Bradley, D. D. C.; Nelson, J.; Nelson, J. Nat. Mater. 2008, 7, 158
6. Chen, L. M.; Hong, Z. R.; Li, G.; Yang, Y. Adv. Mater. 2009, 21, 1434
7. Oosterhout, S. D.; Wienk, M. M.; van Bavel, S. S.; Thiedmann, R.; Koster, L. J. A.; Gilot, J.; Loos, J.; Schmidt, V.; Janssen, R. A. J. Nat. Mater. 2009, 8, 818
8. Marsh, R. A.; Hodgkiss, J. M.; Albert-Seifried, S.; Friend, R. H. Nano Lett. 2010, 10, 923
9. Howard, I. A.; Mauer, R.; Meister, M.; Laquai, F. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 14866
10. Chen, W.; Xu, T.; He, F.; Wang, W.; Wang, C.; Strzalka, J.; Liu, Y.; Wen, J.; Miller, D. J.; Chen, J.; Hong, K.; Yu, L.; Darling, S. B. Nano Lett. 2011, 11, 3707
11. Schmidtke, J. P.; Friend, R. H.; Silva, C. Phys. Rev. Lett. 2008, 100, 157401
12. Huang, Y. S.; Westenhoff, S.; Avilov, I.; Sreearunothai, P.; Hodgkiss, J. M.; Deleener, C.; Friend, R. H.; Beljonne, D. Nat. Mater. 2008, 7, 483
13. Bakulin, A. A.; Dimitrov, S. D.; Rao, A.; Chow, P. C. Y.; Nielsen, C. B.; Schroeder, B. C.; McCulloch, I.; Bakker, H. J.; Durrant, J. R.; Friend, R. H. J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 209
14. Dimitrov, S. D.; Bakulin, A. A.; Nielsen, C. B.; Schroeder, B. C.; Du, J.; Bronstein, H.; McCulloch, I.; Friend, R. H.; Durrant, J. R. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 18189
15. Tamura, H.; Burghardt, I. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 16364
16. Gélinas, S.; Rao, A.; Kumar, A.; Smith, S. L.; Chin, A. W.; Clark, J.; van der Poll, T. S.; Bazan, G. C.; Friend, R. H. Science 2014, 343, 512
17. Bittner, E. R.; Silva, C. Nat. Commun. 2014, 5, 3119
18. Savoie, B. M.; Rao, A.; Bakulin, A. A.; Gelinas, S.; Movaghar, B.; Friend, R. H.; Marks, T. J.; Ratner, M. A. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 2876-2884
19. Bakulin, A. A.; Rao, A.; Pavelyev, V. G.; van Loosdrecht, P. H. M.; Pshenichnikov, M. S.; Niedzialek, D.; Cornil, J.; Beljonne, D.; Friend, R. H. Science 2012, 335, 1340
20. Tautz, R.; Da Como, E.; Wiebeler, C.; Soavi, G.; Dumsch, I.; Frohlich, N.; Grancini, G.; Allard, S.; Scherf, U.; Cerullo, G.; Schumacher, S.; Feldmann, J. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 4282
21. Kaake, L. G.; Moses, D.; Heeger, A. J. J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 2264
22. Paraecattil, A. A.; Banerji, N. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 1472
23. Cornil, J.; dos Santos, D. A.; Crispin, X.; Silbey, R.; Brédas, J. L. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 1289
24. Schwartz, B. J. Annu. Rev. Phys. Chem. 2003, 54, 141
25. Scholes, G. D.; Rumbles, G. Nat. Mater. 2006, 5, 683
26. Spano, F. C. J. Chem. Phys. 2005, 122, 234701
27. Scarongella, M.; Laktionov, A.; Rothlisberger, U.; Banerji, N. J. Mater. Chem. C 2013, 1, 2308
28. Yamagata, H.; Spano, F. C. J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 622
29. Yan, M.; Rothberg, L.; Kwock, E.; Miller, T. Phys. Rev. Lett. 1995, 75, 1992
30. Nguyen, T.-Q.; Martini, I. B.; Liu, J.; Schwartz, B. J. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 237
31. Österbacka, R.; An, C.; Jiang, X.; Vardeny, Z. Science 2000, 287, 839
32. Kim, J.; Swager, T. M. Nature 2001, 411, 1030
33. Reid, O. G.; Pensack, R. D.; Song, Y.; Scholes, G. D.; Rumbles, G. Chem. Mater. 2014, 26, 561
34. Spano, F. C.; Clark, J.; Silva, C.; Friend, R. H. J. Chem. Phys. 2009, 130, 074904
35. Beljonne, D.; Cornil, J.; Silbey, R.; Millie, P.; Bredas, J. L. J. Chem. Phys. 2000, 112, 4749
36. Habuchi, S.; Fujita, H.; Michinobu, T.; Vacha, M. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 14404
37. Aryanpour, K.; Sheng, C.-X.; Olejnik, E.; Pandit, B.; Psiachos, D.; Mazumdar, S.; Vardeny, Z. V. Phys. Rev. B 2011, 83, 155124
38. Mukhopadhyay, S.; Jagtap, S. P.; Coropceanu, V.; Bredas, J. L.; Collard, D. M. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 11629
39. Traub, M. C.; Vogelsang, J.; Plunkett, K. N.; Nuckolls, C.; Barbara, P. F.; Vanden Bout, D. A. ACS Nano 2012, 6, 523
40. Thiessen, A.; Vogelsang, J.; Adachi, T.; Steiner, F.; Vanden Bout, D.; Lupton, J. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2013, 110, E3550
41. Brown, P. J.; Thomas, D. S.; Köhler, A.; Wilson, J. S.; Kim, J.-S.; Ramsdale, C. M.; Sirringhaus, H.; Friend, R. H. Phys. Rev. B 2003, 67, 064203
42. Yu, J.; Hu, D.; Barbara, P. F. Science 2000, 289, 1327
43. Schaller, R. D.; Lee, L. F.; Johnson, J. C.; Haber, L. H.; Saykally, R. J.; Vieceli, J.; Benjamin, I.; Nguyen, T.-Q.; Schwartz, B. J. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 9496
44. Kohler, A.; Hoffmann, S. T.; Bassler, H. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 11594
45. Park, S. H.; Roy, A.; Beaupré, S.; Cho, S.; Coates, N.; Moon, J. S.; Moses, D.; Leclerc, M.; Lee, K.; Heeger, A. J. Nat. Photonics 2009, 3, 297
46. Szarko, J. M.; Guo, J.; Liang, Y.; Lee, B.; Rolczynski, B. S.; Strzalka, J.; Xu, T.; Loser, S.; Marks, T. J.; Yu, L.; Chen, L. X. Adv. Mater. 2010, 22, 5468
47. Li, G.; Zhu, R.; Yang, Y. Nat. Photonics 2012, 6, 153
48. Guo, X. G.; Zhou, N. J.; Lou, S. J.; Smith, J.; Tice, D. B.; Hennek, J. W.; Ortiz, R. P.; Navarrete, J. T. L.; Li, S. Y.; Strzalka, J.; Chen, L. X.; Chang, R. P. H.; Facchetti, A.; Marks, T. J. Nat. Photonics 2013, 7, 825
49. Lu, L.; Yu, L. Adv. Mater. 2014, 10.1002/adma.201400384
50. Rolczynski, B. S.; Szarko, J. M.; Son, H. J.; Liang, Y.; Yu, L.; Chen, L. X. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 4142
51. Szarko, J. M.; Rolczynski, B. S.; Lou, S. J.; Xu, T.; Strzalka, J.; Marks, T. J.; Yu, L.; Chen, L. X. Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 10
52. Tautz, R.; Da Como, E.; Limmer, T.; Feldmann, J.; Egelhaaf, H. J.; von Hauff, E.; Lemaur, V.; Beljonne, D.; Yilmaz, S.; Dumsch, I.; Allard, S.; Scherf, U. Nat. Commun. 2012, 3, 970
53. Banerji, N. J. Mater. Chem. C 2013, 1, 3052
54. Hwang, I.; Beaupré, S.; Leclerc, M.; Scholes, G. D. Chem. Sci. 2012, 3, 2270
55. Huang, Y.-S.; Gierschner, J.; Schmidtke, J. P.; Friend, R. H.; Beljonne, D. Phys. Rev. B 2011, 84, 205311
56. Borges, I., Jr.; Aquino, A. J.; Kohn, A.; Nieman, R.; Hase, W. L.; Chen, L. X.; Lischka, H. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 18252-18255
57. Kim, Y.; Cook, S.; Tuladhar, S.; Choulis, S.; Nelson, J.; Durrant, J.; Bradley, D.; Giles, M.; McCulloch, I.; Ha, C.; Ree, M. Nat. Mater. 2006, 5, 197
58. Mei, J.; Bao, Z. Chem. Mater. 2014, 26, 604
59. Guo, Z.; Lee, D. Y.; Liu, Y.; Sun, F. Y.; Sliwinski, A.; Gao, H. F.; Burns, P. C.; Huang, L. B.; Luo, T. F. Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 7764
60. Hou, J.; Chen, H.-Y.; Zhang, S.; Chen, R. I.; Yang, Y.; Wu, Y.; Li, G. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 15586
61. Guinier, A.; Fournet, G.; Walker, C. B.; Yudowitch, K. L. Small-angle scattering of X-rays; Wiley: New York, 1955; Vol. 14.
62. Jiang, X. M.; Osterbacka, R.; Korovyanko, O.; An, C. P.; Horovitz, B.; Janssen, R. A. J.; Vardeny, Z. V. Adv. Funct. Mater. 2002, 12, 587
63. van Stokkum, I. H. M.; Larsen, D. S.; Van Grondelle, R. Biochim. Biophys. Acta 2004, 1657, 82
64. Shaw, P. E.; Ruseckas, A.; Samuel, I. D. W. Adv. Mater. 2008, 20, 3516
65. Clarke, T. M.; Ballantyne, A. M.; Nelson, J.; Bradley, D. D. C.; Durrant, J. R. Adv. Funct. Mater. 2008, 18, 4029
66. Noriega, R.; Rivnay, J.; Vandewal, K.; Koch, F. P. V.; Stingelin, N.; Smith, P.; Toney, M. F.; Salleo, A. Nat. Mater. 2013, 12, 1038
67. Chen, K.; Barker, A. J.; Reish, M. E.; Gordon, K. C.; Hodgkiss, J. M. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 18502