利用双光子(2PPE)光发射光谱、扫描隧道显微镜和低能电子衍射对TP分子的电子进行了精确观察。资料来源:大阪城市大学涩田正宏

　　由于有机电子在有机发光二极管(oled)和有机太阳能电池中的应用前景广阔，有机电子领域已经引起了学术界和工业界的广泛关注。这些应用程序受益于轻量级、灵活性和成本效益。这些装置是通过将有机分子薄膜沉积在充当电极的衬底上制成的，并通过控制薄膜和衬底之间的电子转移来起作用。

　　因此，了解衬底与薄膜界面处的电子行为，以及有机薄膜的电子特性，对于有机电子学的进一步发展至关重要。此外，同时观察光载流子电子和分子内光激发将为有机分子的薄膜提供更多的见解。

　　电子动力学研究的挑战

　　尽管使用光电子能谱技术已经详细研究了有机分子薄膜的静态电子状态，但准确检测试图在设备中表达其功能的电子的动态行为一直具有挑战性，阻碍了进展。

　　由大阪城市大学工程研究生院副教授Masahiro Shibuta领导的一个研究小组使用双光子光电发射(2PPE)光谱、扫描隧道显微镜和低能电子衍射观察了沉积在石墨衬底上的三苯(TP)分子薄膜的电子行为和表面结构。

　　结果表明，TP分子表现出一种特殊的结构，它们以直立构型吸附在底物上。在光照射下，两个电子从衬底注入到TP分子中，并成功地在单个样品中同时观察到分子薄膜中的光激发电子。此外，在只有一层分子的特殊结构的薄膜上也观察到强烈的光致发光，这些分子以对角线的方式吸附在衬底上，就像TP分子一样。期望这些结果将有助于开发新的发光材料和功能有机电子器件的进一步发展。

　　Shibuta教授说:“2PPE光谱仍然是一种评估电子态的新方法，但它的缺点是，电子态有时被很好地观察到，有时却没有，尽管这种优化的测量方法很耗时。”“我们的研究结果强调，电子状态的可见性与分子在基质上的吸附模式及其电子性质密切相关。换句话说:不仅分子的类型，而且它们的排列方式都必须得到适当的控制，以创造一个能够充分展示其功能的设备。我很高兴我们的研究为实际应用的功能材料的开发提供了见解。”

　　参考文献:“利用双光子光电发射光谱研究有机单层膜上的光载子电子和激子的探测”，作者:Shuto Nojima, Natsumi Murase, DaeGwi Kim, Hiroyuki S. Kato, Megumi akai kasaya, Takashi Yamada和Masahiro Shibuta, 2024年1月25日，物理化学杂志C. DOI: 10.1021/acs. jpcp .3c07596

　　该研究由日本科学促进会、教育、文化、体育、科学和技术省、三菱基金会、村田科学基金会、朝日玻璃基金会、柯尼卡美能达科学技术基金会和卡西欧科学促进基金会资助。