In situ ATR-FTIR Kretschmann tekniikan kehittäminen redox-polymeereille

Abstract

Materiaalin ominaisuudet täytyy tuntea tarkasti, jotta sitä voidaan käyttää osana sovellusta. In situ FTIR spektrosähkökemia tarkoittaa kahden eri tutkimusmenetelmän yhdistelmää: siinä yhdistyy spektroskooppinen rakennetutkimus sähkökemiallisten ominaisuuksien tutkimukseen. Menetelmällä voidaan tutkia sähköjä johtavia polymeerejä. Polymeerit ovat orgaanisista toistuvista rakenneosista koostuvia makromolekyylejä. Redox- eli hapetus-pelkistyspolymeerit johtavat sähköä.

Redox-polymeerien in situ FTIR-spektrosähkökemialliset mittaukset ovat todella informatiivisia, sillä ne kertovat mitä polymeerien rakenteissa ja sähkönjohtavuudessa todellisuudessa tapahtuu hapetuksen tai pelkistyksen aikana. Yhdistetyn mittaustekniikan vahvuutena on se, että saadaan suora havainto spektraalisista muutoksista, jotka tapahtuvat sähkökemiallisen reaktion aikana elektrodin pinnalla olevassa polymeerimateriaalissa.

Tutkielman kirjallisessa osassa käydään läpi in situ ATR-FTIR Kretschmann spektroskopian perusteet. Ensin perehdytään erilaisiin FTIR-spektroskopian heijastuksen geometrioihin, jonka jälkeen käsitellään tutkielman kokeellisessa osuudessa käytetty sisäisen heijastuksen mittaustekniikka ja sen erikoistapaus Kretschmannin geometria. Lopuksi käydään läpi viologeenit, jotka ovat tutkielman kokeellisessa osassa tutkittuja redox-polymeerejä ja tarkastellaan niiden mittausta in situ FTIR-spektrosähkökemialla.

Tutkielman kokeellisen osan tarkoituksena oli rakentaa sähkökemiallinen kenno, joka soveltuu redox-polymeerien in situ Fourier muunnos-infrapunaspektroskopia ‒mittauksiin sekä optimoida tutkituille viologeeneille sopivat mittausparametrit. Työssä kehitetty mittauskenno toimi tarkoituksen mukaisesti. Tutkittavista yhdisteistä saatiin hyviä mittaustuloksia, jotka kertovat paljon redox-polymeerien sähkönjohtavuudesta ja rakenteesta. Näistä on hyvä jatkaa tutkimusta eteenpäin.