Electronic Energy Transfer and Quantum-Coherence in π-Conjugated Polymers
Source abstract
Abstract
Electronic energy transfer (EET) has been the subject of intense research because of its significant contribution to the photophysical properties of various material systems. For π-conjugated polymers, it has long been accepted that a classical hopping mechanism is dominant in the energy transfer dynamics because of a weak electronic coupling. However, recent research reveals that conjugated polymers, in fact, can have an electronic coupling strong enough to preserve quantum-coherence. In this review, we summarize the main photophysical features of conjugated polymers. We discuss how electronic excited states evolve on various time scales from femtoseconds to hundreds of picoseconds in terms of exciton relaxation, localization, and electronic energy transfer. The Förster energy transfer model and modifications needed for describing energy transfer in conjugated polymers are described. We discuss how chain conformation and its disorder influence EET and the time scale of the evolution of electronic excited states, and demonstrate how quantum coherence contributes to energy transfer dynamics. Recent research on exciton diffusion in various kinds of polymers is summarized.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline
Research context
OpenAlex topics: Conducting polymers and applications · Organic Electronics and Photovoltaics · Perovskite Materials and Applications
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
Affiliations
Department of Chemistry, 80 St. George Street, Institute for Optical Sciences, and Centre for Quantum Information and Quantum Control, University of Toronto, Toronto, Ontario M5S 3H6, Canada
References (100+)
Show source-provided references
1. Förster T. · Discuss. Faraday Soc. · 1959 · 27 · 710.1039/DF9592700007 ↗
2. Scholes G. D. · Annu. Rev. Phys. Chem. · 2003 · 54 · 5710.1146/annurev.physchem.54.011002.103746 ↗
3. Krueger B. P. · J. Phys. Chem. B · 1998 · 102 · 537810.1021/jp9811171 ↗
4. Andrews D. L. · J. Nanophotonics · 2008 · 2 · 02250210.1117/1.2976172 ↗
5. Andrews D. L. · Chem. Phys. · 1989 · 135 · 19510.1016/0301-0104(89)87019-3 ↗
6. Andrews D. L. · Eur. J. Phys. · 2004 · 25 · 84510.1088/0143-0807/25/6/017 ↗
7. Förster T. · Ann. Phys. · 1948 · 2 · 5510.1002/andp.19484370105 ↗
8. Rauscher U. · J. Phys: Condens. Matter · 1989 · 1 · 9751
9. Grozema F. C. · Top. Curr. Chem. · 2005 · 257 · 13510.1007/b136065 ↗
10. Vavilov V. I. · Dokl. Akad. Nauk USSR · 1949 · 67 · 811
11. Vavilov S. I. · Izv. AS USSR Phys. · 1945 · 9 · 283
12. Vavilov S. I. · Dokl. Akad. Nauk USSR · 1950 · 73 · 1145
13. Oginets V. T. · Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Fiz. · 1976 · 4 · 128
14. Sveshnikova E. B. · Izv. Akad. Nauk SSSR Ser. Fiz · 1971 · 35 · 1481
15. Galanin M. D. · Akad. Nauk SSSR · 1960 · 12 · 3
16. Kallmann H. · Z. Phys. Chem. · 1929 · 2 · 20710.1515/zpch-1929-0214 ↗
17. Scholes G. D. · J. Phys. Chem. · 1994 · 98 · 458010.1021/j100068a017 ↗
18. Olaya-Castro A. · Int. Rev. Phys. Chem. · 2011
19. Wisenhofer H. · Adv. Funct. Mater. · 2005 · 15 · 15510.1002/adfm.200400108 ↗
20. Galanin M. D. · Eksptl. Teoret. Fiz. · 1955 · 28 · 485
21. Galanin M. D. · Akad. Nauk S.S.S.R. · 1960 · 12 · 3
22. Knox R. S. · Physica · 1968 · 39 · 36110.1016/0031-8914(68)90090-6 ↗
23. Scholes G. D. · J. Phys. Chem. B · 2007 · 111 · 697810.1021/jp072540p ↗
24. Agranovich V. M. · 1982
25. Braslavsky S. E. · Photochem. Photobiol. Sci. · 2008 · 7 · 144410.1039/b810620g ↗
26. Meer B. W. V. D. · 1994
27. Lakowicz J. R. · 198310.1007/978-1-4615-7658-7 ↗
28. Cross A. J. · Biophys. J. · 1984 · 46 · 4510.1016/S0006-3495(84)83997-1 ↗
29. McClain W. M. · J. Chem. Phys. · 1972 · 57 · 226410.1063/1.1678579 ↗
30. Wagnière G. · J. Chem. Phys. · 1982 · 76 · 47310.1063/1.442747 ↗
31. Scholes G. · J. Chem. Phys. · 2004 · 121 · 1010410.1063/1.1808414 ↗
32. Gochanour C. R. · J. Phys. Chem. · 1981 · 85 · 198910.1021/j150614a008 ↗
33. Goodson T. · Annu. Rev. Phys. Chem. · 2005 · 56 · 58110.1146/annurev.physchem.56.092503.141130 ↗
34. Andrews D. L. · J. Phys. A: Math. Gen. · 1989 · 22 · 4910.1088/0305-4470/22/1/011 ↗
35. Andrews D. L. · J. Chem. Phys. · 1977 · 67 · 502610.1063/1.434725 ↗
36. Grage M. M.-L. · Chem. Phys. Lett. · 2001 · 339 · 9610.1016/S0009-2614(01)00305-0 ↗
37. Grage M. M. L. · Phys. Rev. B · 2003 · 67 · 20520710.1103/PhysRevB.67.205207 ↗
38. Grage M. M.-L. · J. Chem. Phys. · 2003 · 118 · 764410.1063/1.1562190 ↗
39. Westenhoff S. · J. Chem. Phys. · 2005 · 122 · 09490310.1063/1.1855292 ↗
40. Westenhoff S. · Phys. Rev. Lett. · 2006 · 97 · 16680410.1103/PhysRevLett.97.166804 ↗
41. Ruseckas A. · Phys. Rev. B · 2005 · 72 · 11521410.1103/PhysRevB.72.115214 ↗
42. Chang M. H. · Phys. Rev. Lett. · 2007 · 98 · 02740210.1103/PhysRevLett.98.027402 ↗
43. Bodunov E. N. · Chem. Phys. Lett. · 2001 · 340 · 13710.1016/S0009-2614(01)00397-9 ↗
44. Hennebicq E. · J. Am. Chem. Soc. · 2005 · 127 · 474410.1021/ja0488784 ↗
45. Collini E. · J. Phys. Chem. A · 2009 · 113 · 422310.1021/jp810757x ↗
46. Collini E. · Science · 2009 · 323 · 36910.1126/science.1164016 ↗
47. Beljonne D. · Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. · 2002 · 99 · 1098210.1073/pnas.172390999 ↗
48. Wong K. F. · J. Phys. Chem. A · 2003 · 108 · 575210.1021/jp037724s ↗
49. Walla P. J. · Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. · 2000 · 97 · 1080810.1073/pnas.190230097 ↗
50. Czikklely V. · Chem. Phys. Lett. · 1970 · 6 · 20710.1016/0009-2614(70)80220-2 ↗
51. Czikkely V. · Chem. Phys. Lett. · 1970 · 6 · 1110.1016/0009-2614(70)80062-8 ↗
52. Beenken W. J. D. · J. Chem. Phys. · 2004 · 120 · 249010.1063/1.1636460 ↗
53. Jordanides X. J. · J. Phys. Chem. B · 2001 · 105 · 165210.1021/jp003572e ↗
54. Scholes G. D. · J. Phys. Chem. B · 2000 · 104 · 185410.1021/jp993435l ↗
55. Nguyen T.-Q. · Adv. Mater. · 2001 · 13 · 60910.1002/1521-4095(200104)13:8<609::AID-ADMA609>3.0.CO;2-# ↗
56. Nguyen T.-Q. · Science · 2000 · 288 · 65210.1126/science.288.5466.652 ↗
57. Wiesenhofer H. · Adv. Funct. Mater. · 2005 · 15 · 15510.1002/adfm.200400108 ↗
58. Ebihara Y. · J. Phys. Chem. B · 2008 · 112 · 1257510.1021/jp806963u ↗
59. Habuchi S. · Chem. Commun. · 2009 · 486810.1039/b907882g ↗
60. Sugimoto T. · Chem. Phys. Chem. · 2007 · 8 · 162310.1002/cphc.200700277 ↗
61. Sugimoto T. · J. Phys. Chem. B · 2009 · 113 · 1222010.1021/jp9060945 ↗
62. Schindler F. · Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. · 2004 · 101 · 1469510.1073/pnas.0403325101 ↗
63. Lin H. · Nano Lett. · 2009 · 9 · 445610.1021/nl9027473 ↗
64. Weber M. J. · Phys. Rev. B · 1971 · 4 · 293210.1103/PhysRevB.4.2932 ↗
65. Burlakov V. M. · Phys. Rev. B · 2005 · 72 · 07520610.1103/PhysRevB.72.075206 ↗
66. Halls J. J. M. · Appl. Phys. Lett. · 1996 · 68 · 312010.1063/1.115797 ↗
67. Kroeze J. E. · J. Phys. Chem. B · 2003 · 107 · 769610.1021/jp0217738 ↗
68. Lüer L. · Org. Electr. · 2004 · 5 · 8310.1016/j.orgel.2003.12.005 ↗
69. Goh C. · J. Appl. Phys. · 2007 · 101 · 11450310.1063/1.2737977 ↗
70. Shaw P. E. · Adv. Mater. · 2008 · 20 · 351610.1002/adma.200800982 ↗
71. Wang D. · Chem. Mater. · 2008 · 20 · 630710.1021/cm8015676 ↗
72. Cook S. · J. Phys. Chem. C · 2010 · 114 · 1096210.1021/jp101340b ↗
73. Stoessel M. · J. Appl. Phys. · 2000 · 87 · 446710.1063/1.373093 ↗
74. Kim J.-S. · Appl. Phys. Lett. · 2005 · 87 · 02350610.1063/1.1992658 ↗
75. Haugeneder A. · Phys. Rev. B · 1999 · 59 · 1534610.1103/PhysRevB.59.15346 ↗
76. Markov D. E. · J. Phys. Chem. A · 2005 · 109 · 526610.1021/jp0509663 ↗
77. Markov D. E. · Phys. Rev. B · 2005 · 72 · 04521710.1103/PhysRevB.72.045217 ↗
78. Scully S. R. · J. Appl. Phys. · 2006 · 100 · 03490710.1063/1.2226687 ↗
79. Foster S. · Macromolecules · 2009 · 42 · 202310.1021/ma801959w ↗
80. Winfield J. M. · J. Appl. Phys. · 2007 · 102 · 06350510.1063/1.2778744 ↗
81. Godzik K. · Chem. Phys. Lett. · 1979 · 63 · 42810.1016/0009-2614(79)80680-6 ↗
82. Haan S. W. · J. Phys. Chem. · 1977 · 68 · 1978
83. Silbey R. · Annu. Rev. Phys. Chem. · 1976 · 27 · 20310.1146/annurev.pc.27.100176.001223 ↗
84. Gaab K. M. · J. Phys. Chem. A · 2004 · 108 · 1080110.1021/jp0464472 ↗
85. Westenhoff S. · Phys. Rev. Lett. · 2008 · 101 · 01610210.1103/PhysRevLett.101.016102 ↗
86. Meskers S. C. J. · J. Phys. Chem. B · 2001 · 105 · 913910.1021/jp0113331 ↗
87. Daniel C. · J. Phys. Chem. C · 2007 · 111 · 1911110.1021/jp0573644 ↗
88. Ahn T. S. · Chem. Phys. Lett. · 2007 · 446 · 4310.1016/j.cplett.2007.08.003 ↗
89. Mollay B. · Phys. Rev. B · 1994 · 50 · 1076910.1103/PhysRevB.50.10769 ↗
90. Mizrov O. · Chem. Phys. Lett. · 2004 · 386 · 28610.1016/j.cplett.2004.01.066 ↗
91. Ruseckas A. · J. Lumin. · 1998 · 76 · 47410.1016/S0022-2313(97)00238-X ↗
92. Huber D. L. · Phys. Rev. B · 1979 · 20 · 230710.1103/PhysRevB.20.2307 ↗
93. Athanasopoulos S. · J. Phys. Chem. C · 2008 · 112 · 1153210.1021/jp802704z ↗
94. McNeill C. R. · Adv. Mater. · 2009 · 21 · 384010.1002/adma.200900783 ↗
95. Campbell A. R. · Nano Lett. · 2008 · 8 · 394210.1021/nl802425r ↗
96. Scully S. R. · Adv. Mater. · 2007 · 19 · 296110.1002/adma.200700917 ↗
97. Dubin F. · Nat. Phys. · 2006 · 2 · 3210.1038/nphys196 ↗
98. Lécuiller R. · Phys. Rev. B · 2002 · 66 · 12520510.1103/PhysRevB.66.125205 ↗
99. Heun S. · J. Phys.: Condens. Matter · 1993 · 5 · 247
100. Rauscher U. · Macromolecules · 1990 · 23 · 39810.1021/ma00204a008 ↗