Органическая электроника – быстроразвивающаяся высокотехнологичная область, предлагающая разработку и производство нового поколения электронных устройств на основе тонких пленок органических полупроводниковых соединений, обладающих рядом преимуществ перед традиционными неорганическими устройствами: гибкостью, легкостью, растяжимостью, ударопрочностью, прозрачностью, а также возможностью создания материала под конкретную задачу. Органические светодиоды (OLED) уже активно используются в экранах современных смартфонов и вытесняют с рынка традиционные жидкокристаллические экраны. За счёт потенциальной дешевизны и привлекательных механических свойств, органические электронные устройства высоко перспективны для включения в Интернет вещей, автоматизации и роботизации. Для эффективной работы органических электронных устройств нужна высокая подвижность носителей заряда в их рабочих слоях. Хотя подвижность зарядов в некоторых органических полупроводниках (ОП) сравнима с подвижностью в аморфном кремнии — широко используемом материале тонкоплёночной электроники — она существенно уступает подвижности в кристаллических неорганических полупроводниках. В связи с этим, создание новых ОП с эффективным транспортом заряда является одной из ключевых задач органической электроники. Для поиска (скрининга) новых перспективных материалов среди множества возможных ОП измерение подвижности зарядов в электронных устройствах малопригодно в силу высокой сложности, поскольку требует изготовления устройств и тщательной оптимизации их параметров. Гораздо предпочтительнее использовать экспериментальный критерий, позволяющий быстро оценить эффективность транспорта зарядов. До настоящего времени такого критерия предложено не было. В настоящем проекте предлагается разработать метод исследования электрон-фононного взаимодействия и оценки подвижности зарядов в ОП на основе спектроскопии комбинационного рассеяния света (КР, рамановской спектроскопии). Недавно было обнаружено, что низкочастотные межмолекулярные колебания играют ключевую роль в ограничении подвижности зарядов в эффективных ОП, где носители заряда существенно делокализованы и движутся когерентным образом. Для оценки влияния этих колебаний в проекте впервые предлагается использовать интенсивности линий КР в низкочастотной области (10–200 см-1). На основе результатов проведённых нами предварительных исследований мы предполагаем, что влияние межмолекулярных колебаний на транспорт заряда мало, а, следовательно, подвижность зарядов в ОП велика, если низкочастотный спектр КР обладает низкой интенсивностью. Для подтверждения гипотезы, разработки спектроскопического метода изучения электрон-фононного взаимодействия и оценки подвижности носителей заряда в ОП будет проведено совместное экспериментальное и теоретическое исследование. Экспериментальная часть проекта направлена на установление связи между спектром КР и подвижностью носителей заряда, выявление корреляции между анизотропией КР и анизотропией электронно-транспортных свойств и тестирование предложенного спектроскопического метода на ряде ОП. Теоретическая часть, включающая аналитическое исследование, квантово-химический расчёт методом теории функционала плотности (ТФП, DFT), молекулярную динамику, QM/MM и мультимасштабное моделирование, направлена на установление причин и деталей взаимосвязи спектра КР, упорядоченности материала, межмолекулярной делокализации заряда и подвижности носителей заряда. Для достижения цели проекта будет объединен опыт трёх групп: МГУ им. М.В. Ломоносова, Сколковского института науки и технологий (Сколтех) и РХТУ им. Д. И. Менделеева. Научная группа из МГУ является экспертом в области экспериментального исследования ОП с помощью спектроскопических и электрофизических методов, а также описания транспорта заряда, создания органических электронных устройств и описания их работы с помощью аналитических и численных моделей. Группа из РХТУ - эксперт в области моделирования колебательной структуры кристаллов ОП. Группа из Сколтеха обладает значительным опытом мультимасштабного моделирования транспорта заряда в ОП. Проект имеет важное фундаментальное и прикладное значение. Фундаментальное значение проекта обусловлено выявлением связи электронно-транспортных свойств ОП с оптическими – спектром КР, а также исследованием ключевых факторов, определяющих транспорт заряда в ОП – межмолекулярной делокализации заряда и низкочастотных колебаний. Практическая ценность проекта обусловлена разработкой экспериментального критерия быстрой бесконтактной оценки подвижности зарядов в ОП. Такой критерий позволит проводить поиск (скрининг) перспективных материалов и, возможно, обнаружить их новые типы, что должно значительно ускорить прогресс органической электроники и оптоэлектроники. В наиболее благоприятном случае, предложенный метод удастся расширить на другие новые классы полупроводников с выраженным влиянием низкочастотных колебаний на транспорт заряда – перовскиты и дихалькогениды переходных металлов.