Dynamik und Kristallisation von Seitenketten in Poly(3-alkyl thiophenen)

Lange Alkylseitengruppen werden in vielen Funktionspolymeren benutzt, um deren Eigenschaftsprofil zu verbessern. Die Methylensequenzen zeigen dabei häufig eine starke Tendenz zu aggregieren und kleine Alkylnanodomänen zu bilden, die entweder vollständig amorph oder teilkristallin sein können. Der Einfluß der Hauptkettenpackung, der Domänengröße und der mittleren Dichte auf die Eigenschaften dieser selbst-organisierten Alkylnanodomänen wurde anhand eines Vergleichs regio-regulärer und regio-irregulärer Poly(3-alkyl thiophene) (P3ATs) mit verschiedener Seitenkettenlänge untersucht. Es wurde gezeigt, dass die molekulare Dynamik der CH2-Einheiten in amorphen Alkylnanodomänen praktisch unabhängig von der Hauptkettenpackung ist. Die Relaxationsspektren zeigen eine ähnliche Relaxationsdynamik der CH2-Gruppen, obwohl die Hauptketten in regio-regulären P3ATs kristallin und in regio-irregulären P3ATs amorph sind. Die systematische Abhängigkeit der Relaxationsdynamik der CH2-Gruppen von den Abmessungen der Alkylnanodomänen, ohne Anzeichen für eine signifikante Änderung der mittleren Dichte, unterstreicht die Bedeutung geometrischer Behinderungen. Es gibt Anzeichen für eine Konkurrenz von Haupt- und Seitenkettenkristallisation, was bei der Optimierung höherer P3ATs für optoelektronische Anwendungen berücksichtigt werden sollte.