journal article·2015-01

Heterogeneous dynamics in ionic liquids at the glass transition: Fluorescence recovery after photobleaching measurements of probe rotational motion from Tg− 6 K to Tg+ 4 K

Fehmi Bardak, Justin R. Rajian, Pillhun Son, Edward L. Quitevis

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Abstract

Abstract The rotational dynamics of tetracene and rubrene in the ionic liquid 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate ([C 4 C 1 im][PF 6 ]) at the glass transition ( T g = 196 K), from T g − 6 K to T g + 4 K, were measured using the technique of fluorescence recovery after photobleaching. The rotational anisotropy decays of these probes in [C 4 C 1 im][PF 6 ] were found to be non-exponential and well fit by the Kohlrausch–Williams–Watts (KWW) function with the stretching parameter β KWW equal to 0.70 ± 0.03 for tetracene and 0.88 ± 0.04 for rubrene in the temperature range of the measurements. The rotational correlation time τ c at T g is equal to 19 ± 1 s for the smaller probe tetracene and 180 ± 40 s for the larger probe rubrene. Below T g , τ c shows a slight decoupling from the extrapolation of fits of the Vogel–Fulcher–Tammann equation to the viscosity η . This decoupling is characterized by a fractional Debye–Stokes–Einstein relation, τ c ∝ η ξ / T , with ξ equal to 0.78 ± 0.02 for rubrene and 0.85 ± 0.01 for tetracene. The dependence of β KWW on probe size is consistent with the dynamics in [C 4 C 1 im][PF 6 ] being heterogeneous and is rationalized in terms of the time scale of the probe rotational motion compared to the domain exchange time.
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References (100+)

Show source-provided references
1. Anderson · Science · 1995 · 267 · 161510.1126/science.267.5204.1615.f ↗
2. Ngai · J. Non-Cryst. Solids · 2007 · 353 · 70910.1016/j.jnoncrysol.2006.12.033 ↗
3. Angell · J. Appl. Phys. · 2000 · 88 · 311310.1063/1.1286035 ↗
4. Debenedetti · Nature · 2001 · 410 · 25910.1038/35065704 ↗
5. Vogel · Phys. Z. · 1921 · 22 · 645
6. Fulcher · J. Am. Ceram. Soc. · 1925 · 8 · 33910.1111/j.1151-2916.1925.tb16731.x ↗
7. Tammann · Z. Anorg. Allg. Chem. · 1926 · 156 · 24510.1002/zaac.19261560121 ↗
8. Kauzmann · Chem. Rev. · 1948 · 43 · 21910.1021/cr60135a002 ↗
9. Gibbs · J. Chem. Phys. · 1958 · 28 · 37310.1063/1.1744141 ↗
10. Kohlrausch · Ann. Phys. · 1854 · 167 · 5610.1002/andp.18541670103 ↗
11. Williams · Trans. Faraday Soc. · 1970 · 66 · 8010.1039/tf9706600080 ↗
12. Kuebler · Phys. Rev. E. · 1997 · 56 · 74110.1103/PhysRevE.56.741 ↗
13. Bohmer · J. Chem. Phys. · 1998 · 108 · 89010.1063/1.475452 ↗
14. Tracht · Phys. Rev. Lett. · 1998 · 81 · 272710.1103/PhysRevLett.81.2727 ↗
15. Reinsberg · J. Chem. Phys. · 2001 · 114 · 729910.1063/1.1369160 ↗
16. Cicerone · J. Chem. Phys. · 1995 · 103 · 568410.1063/1.470551 ↗
17. Wang · J. Phys. Chem. B · 1999 · 103 · 417710.1021/jp984149x ↗
18. Wang · J. Chem. Phys. · 2000 · 112 · 693310.1063/1.481319 ↗
19. Ediger · J. Chem. Phys. · 2012 · 08090110.1063/1.4747326 ↗
20. Richert · 2012 · 1
21. Sangoro · Acc. Chem. Res. · 2011 · 45 · 52510.1021/ar2001809 ↗
22. Freemantle · Chem. Eng. News · 1998 · 76 · 3210.1021/cen-v076n013.p032 ↗
23. Angell · Acc. Chem. Res. · 2007 · 40 · 122810.1021/ar7001842 ↗
24. Xu · J. Phys. Chem. B · 2003 · 107 · 617010.1021/jp0275894 ↗
25. Xu · Science · 2003 · 302 · 42210.1126/science.1090287 ↗
26. Iacob · J. Chem. Phys. · 2008 · 129 · 23451110.1063/1.3040278 ↗
27. Rivera-Calzada · J. Phys. Chem. B · 2008 · 112 · 311010.1021/jp710479b ↗
28. Jarosz · J. Phys. Chem. B · 2011 · 115 · 1270910.1021/jp207291k ↗
29. Li · J. Phys. Chem. A · 2006 · 110 · 1038410.1021/jp0637476 ↗
30. Rivera · J. Chem. Phys. · 2007 · 126 · 11450310.1063/1.2712184 ↗
31. Shamim · J. Phys. Chem. B · 2010 · 114 · 1574210.1021/jp1044089 ↗
32. Pogodina · J. Rheol. · 2011 · 55 · 24110.1122/1.3528651 ↗
33. Endo · Phys. Rev. B · 2012 · 85 · 05430710.1103/PhysRevB.85.054307 ↗
34. Jeong · Phys. Chem. Chem. Phys. · 2010 · 12 · 200110.1039/b921725h ↗
35. Sarangi · ChemPhysChem · 2010 · 11 · 200110.1002/cphc.201000111 ↗
36. Triolo · J. Chem. Phys. · 2003 · 119 · 854910.1063/1.1613637 ↗
37. Umecky · Fluid Phase Equilib. · 2005 · 228–229 · 32910.1016/j.fluid.2004.08.006 ↗
38. Rivera · Phys. Rev. B · 2006 · 73 · 21220110.1103/PhysRevB.73.212201 ↗
39. Johari · J. Chem. Phys. · 1970 · 53 · 237210.1063/1.1674335 ↗
40. Ngai · J. Chem. Phys. · 2004 · 12010.1063/1.1630295 ↗
41. Cicerone · J. Chem. Phys. · 1996 · 104 · 721010.1063/1.471433 ↗
42. Rajian · J. Chem. Phys. · 2006 · 124 · 01451010.1063/1.2151898 ↗
43. Rajian · J. Chem. Phys. · 2007 · 126 · 22450610.1063/1.2738474 ↗
44. Ito · J. Phys. Chem. B · 2007 · 111 · 501610.1021/jp0640023 ↗
45. Griffith · Phys. Rev. E. · 2012 · 86 · 02150810.1103/PhysRevE.86.021508 ↗
46. Wojnarowska · Phys. Chem. Chem. Phys. · 2013 · 15 · 920510.1039/c3cp50627d ↗
47. Wojnarowska · Phys. Rev. Lett. · 2012 · 108 · 01570110.1103/PhysRevLett.108.015701 ↗
48. Wojnarowska · J. Chem. Phys. · 2012 · 136 · 16450710.1063/1.4705274 ↗
49. Mapes · J. Chem. Phys. · 2006 · 124 · 04571010.1063/1.2139089 ↗
50. Swallen · J. Phys. Chem. B · 2009 · 113 · 460010.1021/jp808912e ↗
51. Swallen · Soft Matter · 2011 · 7 · 1033910.1039/c1sm06283b ↗
52. Ngai · J. Phys. Chem. B · 1999 · 103 · 1068410.1021/jp990554s ↗
53. Ngai · J. Phys. Chem. B · 2006 · 110 · 2621110.1021/jp065601c ↗
54. Ngai · Phil. Mag. · 2007 · 87 · 35710.1080/14786430600900112 ↗
55. Urahata · J. Chem. Phys. · 2004 · 120 · 185510.1063/1.1635356 ↗
56. Wang · J. Am. Chem. Soc. · 2005 · 127 · 1219210.1021/ja053796g ↗
57. Lopes · J. Phys. Chem. B · 2006 · 110 · 333010.1021/jp056006y ↗
58. Triolo · J. Phys. Chem. B · 2007 · 111 · 464110.1021/jp067705t ↗
59. Iwata · Acc. Chem. Res. · 2007 · 40 · 117410.1021/ar700074c ↗
60. Xiao · J. Phys. Chem. B · 2008 · 112 · 1331610.1021/jp804417t ↗
61. Turton · J. Am. Chem. Soc. · 2009 · 131 · 1114010.1021/ja903315v ↗
62. Samanta · J. Phys. Chem. B · 2006 · 110 · 1370410.1021/jp060441q ↗
63. Castner · Acc. Chem. Res. · 2007 · 40 · 121710.1021/ar700169g ↗
64. Kobrak · Adv. Chem. Phys. · 2008 · 139 · 85
65. Castner · J. Chem. Phys. · 2010 · 132 · 12090110.1063/1.3373178 ↗
66. Castner · Annu. Rev. Phys. Chem. · 2011 · 62 · 8510.1146/annurev-physchem-032210-103421 ↗
67. Khurmi · J. Phys. Chem. Lett. · 2010 · 1 · 16110.1021/jz900141a ↗
68. Yan · J. Phys. Chem. B · 2004 · 108 · 1187710.1021/jp047619y ↗
69. Del Popolo · J. Phys. Chem. B · 2004 · 108 · 174410.1021/jp0364699 ↗
70. Hu · Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. · 2006 · 103 · 83110.1073/pnas.0507364103 ↗
71. Shim · Acc. Chem. Res. · 2007 · 40 · 113010.1021/ar700061r ↗
72. Habasaki · J. Chem. Phys. · 2008 · 129 · 19450110.1063/1.3005372 ↗
73. Margulis · J. Phys. Chem. B · 2002 · 106 · 1201710.1021/jp021392u ↗
74. Leheny · J. Chem. Phys. · 1996 · 105 · 778310.1063/1.472561 ↗
75. Sahu · J. Phys. Chem. B · 2011 · 115 · 798410.1021/jp2046068 ↗
76. Cicerone · J. Chem. Phys. · 1992 · 9710.1063/1.463961 ↗
77. Cicerone · J. Phys. Chem. · 1993 · 97 · 1048910.1021/j100142a037 ↗
78. Inoue · Macromolecules · 1995 · 28 · 342510.1021/ma00113a049 ↗
79. Cicerone · Macromolecules · 1995 · 28 · 822410.1021/ma00128a036 ↗
80. Cicerone · J. Chem. Phys. · 1995 · 102 · 47110.1063/1.469425 ↗
81. Bingemann · J. Chem. Phys. · 2011 · 134 · 024513(1)10.1063/1.3516516 ↗
82. Mackowaik · Phys. Chem. Chem. Phys. · 2011 · 13 · 178610.1039/C0CP01860K ↗
83. Yang · Chem. Mater. · 2007 · 19 · 254410.1021/cm062675s ↗
84. Harris · J. Chem. Eng. Data · 2007 · 52 · 108010.1021/je700032n ↗
85. Fan · J. Chem. Eng. Data · 2009 · 54 · 230710.1021/je900091b ↗
86. Qiao · J. Chem. Eng. Data · 2011 · 56 · 237910.1021/je1012444 ↗
87. Dzyuba · ChemPhysChem · 2002 · 3 · 16110.1002/1439-7641(20020215)3:2<161::AID-CPHC161>3.0.CO;2-3 ↗
88. Nockermann · Chem. Phys. Lett. · 2005 · 415 · 13110.1016/j.cplett.2005.08.128 ↗
89. Earle · Anal. Chem. · 2007 · 79 · 75810.1021/ac061481t ↗
90. Lettinga · J. Chem. Phys. · 2004 · 120 · 451710.1063/1.1644799 ↗
91. Lindsey · J. Chem. Phys. · 1980 · 73 · 334810.1063/1.440530 ↗
92. Anthony · ChemPhysChem · 2003 · 4 · 58810.1002/cphc.200200603 ↗
93. Wang · Phys. Rev. B · 2007 · 76
94. Andreozzi · J. Phys. Condens. Matter · 1996 · 8 · 960510.1088/0953-8984/8/47/070 ↗
95. Chang · J. Phys. Chem. B · 1997 · 101 · 879410.1021/jp9640989 ↗
96. Mazza · Phys. Rev. E. · 2007 · 76 · 03120310.1103/PhysRevE.76.031203 ↗
97. Andreozzi · Europhys. Lett. · 1997 · 38 · 66910.1209/epl/i1997-00301-2 ↗
98. Andreozzi · J. Phys. Chem. B · 1999 · 105 · 409710.1021/jp983896r ↗
99. Andreozzi · J. Non-Cryst. Solids · 1998 · 235–237 · 21910.1016/S0022-3093(98)00588-2 ↗
100. O'Connell · J. Chem. Phys. · 1999 · 110 · 1105410.1063/1.479046 ↗