Mori Tomohiro 교수, Tsukuba 대학교, 국립 대학교 법인, Sakurai Takeaki 교수 Yasuda Tsuyoshi, 바카라 게임 광 발전 재료 부서, 바카라 게임 광 발전 재료 부서, 재료 및 재료 연구소, 재료 및 재료 연구소, 국립 재료 및 재료 연구원, Kazuhiho의 부교수, Masu Hazuhiho의 부교수, 국립 재료 연구소, 국제 재료 연구소, 국립 재료 연구소, 국립 재료 연구소, 국립 재료 연구소, 국립 재료 연구원 과학, 히로시마 대학교 코퍼레이션, 국립 선진 산업 과학 연구소 및 연구 그룹에는 Yoshida 우편 연구 센터, 바카라 게임 광 발전 엔지니어링 연구 센터, 국립 고급 산업 기술 연구소, National Advanced Industrial Science,소프트 엑스레이 현미경를 사용하여, 본 발명자들은 유기 바카라 게임 전지의 나노 구조를 조사하고 분자가 각 분자 영역 내에서 혼합되어 있음을 발견했습니다 이 발견은 유기 바카라 게임 전지의 에너지 전환 메커니즘을 밝히고, 매우 효율적인 유기 바카라 게임 전지를 설계하기위한 지침을 제공 할 것으로 예상된다
벌크 이종 접합 유기 바카라 게임 전지높은 에너지 변환 효율이 특징입니다 지금까지, 중합체 물질과 풀러렌의 단일 분자 도메인 사이의 깨끗한 계면은 배터리의 효율을 높이는 데 중요하다고 생각되었다 그러나, 소프트 X- 선 현미경이라는 새로운 기술을 사용하여 최적화 된 전환 효율을 갖는 샘플의 도메인 구조에 대한 상세한 검사 후, 분자가 각 도메인에서 혼합 된 것을 발견했다 다시 말해서, 처음으로 인터페이스가 "더럽고"배터리의 성능이 더 좋았으므로 결과가 전통적인 지혜를 뒤집어 놓은 것으로 밝혀졌습니다
이 연구 결과는 Japan Society of Applied Physics에서 출판 한 잡지 "Applied Physics Express|의 온라인 버전에서 4 월 16 일에 온라인으로 출시됩니다
이 연구 결과 중 일부는 다음 프로젝트, 연구 분야, 연구 주제 등을 통해 얻었습니다
① Futaba Denki Memorial Foundation "유기 바카라 게임 전지에서 전하 생성 효율을 결정하는 방법의 개발"Moritomo Hiroshi
② 일본 과학 및 기술 기관 (JST) 전략적 창의적 연구 홍보 사업 비즈니스 개인 연구 (Sakigake) "바카라 게임 광 및 광전 변환 기능"연구 영역 (Hayase Shuji Research Summary) : "동기로 유기적 인 얇은 세포의 에너지 손실 분석"Sakurai Takeaki
유기 바카라 게임 전지는 전통적으로 사용 된 구조 (P-N 이종 접합체)에서 유기 전자 공여체 (유기 P- 타입 반도체) 및 유기 전자 수용체 (유기 N- 유형 반도체)가 층에 결합되어 있지만 최근에는 이들 2 가지 재료를 혼합하여 생성하여 생성 된 대량 헤테로 접합 제품 생성물이 발생하여 차세대에 이루어지고, 다음과 같은 고급 세포가 생성되었으며, 차세대에 이루어지고 있으며, 이는 차세대이기 때문에, 이들의 고층 세포가 생성되어 있으며, 이는 다음과 같은 세포가 발달하여 다음과 같은 대량으로 생성되었다 효율성 이러한 유형의 바카라 게임 전지가 높은 에너지 전환 효율을 나타내는 이유는 전자 공여체 중합체 물질과 전자 수용체 풀러렌 사이의 나노 도메인의 결합으로 인해 큰 접합 표면을 갖는 것으로 생각된다 그러나,보고 된 사례는 실제로 각 분자 영역 내의 구조를 조사한 것으로보고 된 경우는 거의 없으며, 특히 열처리 조건을 변경함으로써 에너지 전환 효율을 최적화하는 혼합 필름에서 결합 상태와 같은 세부 사항이 밝혀지지 않았다
따라서이 연구 그룹은 고 에너지 가속기 연구소 Photon Factory의 소프트 X- 선 현미경이라는 새로운 기술을 사용하여 최적화 된 전환 효율로 샘플의 도메인 구조를 조사했습니다 결과적으로, 분자는 각 도메인에서 혼합 된 것으로 밝혀졌다 (도 1) 다시 말해서, 인터페이스가 "더럽다"는 것을 처음으로 깨달았고 배터리의 성능이 더 좋았습니다
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| 그림 1 : 이전에 생각 된 컨쥬 게이션 상태 (왼쪽) 및이 연구 결과 (오른쪽)의 결과에서 볼 수 있듯이 분자 혼합에 의해 얻은 구조 |
주기적인 나노 분자 영역을 형성 할 가능성이있는 조합은 액정의 공액 중합체입니다F8T2, 전자 수용체 용 FullerenePC71BM를 사용하여 혼합 분자 필름을 제조 하였다 및 소프트 X- 선 현미경에 적용됩니다
F8T2 및 PC 및 그림 2의 소프트 X- 레이 영역71BM의 흡수 스펙트럼을 보여줍니다 이 흡수 스펙트럼은 유기 화합물을 구성하는 주요 원소 인 탄소 원자에 기인합니다 이 그림에서 볼 수 있듯이, 두 분자의 스펙트럼은 매우 다르며, 이는 구조도 다르다는 것을 나타냅니다
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| 소프트 X- 레이 영역의 그림 2 F8T2 및 PC71BM 흡수 스펙트럼 |
측정을 위해, 혼합 필름 (필름)을 240 도의 고온에서 열처리하고, 혼합 필름 (B 필름)을 80 도의 저온에서 열처리시켰다 A 막은 순수한 중합체 영역과 순수한 풀러렌 영역 사이의 완전한 상 분리를 겪고, 에너지 전환 효율은 081%이다 B 막은 위상 분리 및 F8T2/PC를 보이지 않았다71BM 혼합 필름에서 가장 높은 에너지 변환 효율 (228%)을 보여줍니다 먼저, 우리는 A 필름의 흡수 강도의 이미지를 측정했습니다 (그림 3) 소프트 X- 선 에너지는도 2에서 위치 A, B, C 및 D로 조정되었다 예를 들어, 이미지가 풀러렌의 흡수 피크 (b)와 일치하여 측정 될 때, 흰색과 검은 색 사이의 명확한 대비 (위상 분리)는도 3 (b)에 도시 된 바와 같이 관찰된다 흰색 부분은 Fullerene 영역에 해당하고 검은 부분은 중합체 영역에 해당합니다
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| 그림 3 필름의 소프트 X- 선 흡수 강도 이미지 |
다음으로, 우리는 B 필름의 흡수 강도의 이미지를 측정했으며, 이는 가장 높은 에너지 변환 효율을 나타냅니다 (그림 4) 유사하게, 이미지가 Fullerene의 흡수 피크와 일치하여 측정 될 때, 위상 분리는 작고 약간 불분명하지만, 흰색과 검은 색의 대비는도 4 (b)에 도시 된 바와 같이 관찰된다
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| 그림 4 B 필름의 소프트 X- 선 흡수 강도 이미지 |
다음으로, 우리는 흰색과 검은 색 영역의 흡수 스펙트럼을 자세히 조사했습니다 그림 5는 흰색 영역의 스펙트럼 (흰색 원)의 예를 보여줍니다 이 스펙트럼은 F8T2 및 PC71bm, 흡수 스펙트럼과 일치하지 않습니다 그러나 PC71BM의 흡수 스펙트럼을 066의 비율로 첨가하고 F8T2의 흡수 스펙트럼을 023 (부피 비율)의 비율로 첨가하여 백색 영역의 흡수 스펙트럼과 잘 일치했습니다 일반적으로, 중합체 영역 및 풀러렌 영역이 서로 결합 될 때,이 결과는 각 성분의 밀도를 계산할 때 중합체 영역의 밀도를 고려할 때 29 중량%의 중량%가 풀러렌 영역에서 혼합된다는 것을 보여준다 (도 5) 흑인 영역에서도 유사한 분석이 수행되었고, 풀러렌의 33 중량%가 중합체 영역에서 오염 된 것으로 밝혀졌다
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| 그림 5 Fullerene 분자 영역에서의 소프트 X- 선 흡수 스펙트럼 |
이 연구는 분자 혼합이 벌크 이종 접합 유기 바카라 게임 전지의 에너지 전환 효율에 중요한 역할을한다는 것을 밝혀냈다 또한, 연질 X- 선 현미경의 분극 의존성을 조사함으로써, 중합체 영역과 풀러렌 분자 영역 사이의 계면에서의 분자 방향이 밝혀 질 수 있다고 생각된다 연구 그룹은 유기 바카라 게임 전지의 에너지 전환 메커니즘을 풀고 고효율 유기 바카라 게임 전지의 개발에 기여할 것입니다