Developing effective and low-cost organic hole-transporting materials (HTMs) is crucial for the construction of high-performance perovskite solar cells (PSCs) and to promote their production in commercial ventures. In this context, we herein report the molecular design, synthesis, and characterization of two novel D-A-D-A-D architectured 9-(2-ethylhexyl)-9H-carbazoles, connecting the mono/dimethoxy phenyl substituted cyanovinylene side arms symmetrically at 3rd and 6th positions of the carbazole heterocycle (CZ1-2 ), as potential hole-transporting materials (HTMs). The current work highlights their structural, photophysical, thermal, electrochemical, and theoretical investigations, including their structure-property correlation studies. Evidently, the optical studies showcased their excellent fluorescence ability due to their push-pull natured structure with extended π-conjugation. Further, in-depth solvatochromic studies demonstrated their intramolecular charge-transfer (ICT) dominated optoelectronic behavior, supported by various correlation studies. Also, the optical results revealed that CZ1 and CZ2 display λabs and λemi in the order of 410-430 nm and 530-560 nm, respectively, with a bandgap in the range of 2.5-2.6 eV. Finally, their quantum chemical simulations have provided an insight into the predictions of their structural, molecular, electronic, and optical parameters. Conclusively, the study furnishes a deeper understanding of the intricacies involved in the structural modification of carbazole-based HTMs for achieving better performance.

中文翻译：

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简单的 3,6-二取代咔唑作为潜在的空穴传输材料：光物理、电化学和理论研究

开发有效且低成本的有机空穴传输材料 (HTM) 对于构建高性能钙钛矿太阳能电池 (PSC) 并促进其在商业企业中的生产至关重要。在此背景下，我们在此报告了两种新型 DADAD 结构的 9-(2-乙基己基)-9H-咔唑的分子设计、合成和表征，它们在第 3 和第 6 位对称连接单/二甲氧基苯基取代的氰基亚乙烯基侧臂。咔唑杂环（CZ1-2），作为潜在的空穴传输材料（HTM）。目前的工作重点介绍了它们的结构、光物理、热、电化学和理论研究，包括它们的结构-性质相关性研究。显然，光学研究展示了它们优异的荧光能力，因为它们具有扩展的 π 共轭的推挽结构。此外，深入的溶剂致变色研究表明，它们的分子内电荷转移 (ICT) 主导了光电行为，并得到了各种相关研究的支持。此外，光学结果显示 CZ1 和 CZ2 分别显示 λabs 和 λemi 的数量级为 410-430 nm 和 530-560 nm，带隙范围为 2.5-2.6 eV。最后，他们的量子化学模拟提供了对其结构、分子、电子和光学参数的预测的深入了解。总之，该研究提供了对咔唑基 HTM 结构改性所涉及的复杂性的更深入理解，以实现更好的性能。深入的溶剂致变色研究证明了它们的分子内电荷转移（ICT）主导的光电行为，并得到了各种相关研究的支持。此外，光学结果显示 CZ1 和 CZ2 分别显示 λabs 和 λemi 的数量级为 410-430 nm 和 530-560 nm，带隙范围为 2.5-2.6 eV。最后，他们的量子化学模拟提供了对其结构、分子、电子和光学参数的预测的深入了解。总之，该研究提供了对咔唑基 HTM 结构改性所涉及的复杂性的更深入理解，以实现更好的性能。深入的溶剂致变色研究证明了它们的分子内电荷转移（ICT）主导的光电行为，并得到了各种相关研究的支持。此外，光学结果显示 CZ1 和 CZ2 分别显示 λabs 和 λemi 的数量级为 410-430 nm 和 530-560 nm，带隙范围为 2.5-2.6 eV。最后，他们的量子化学模拟提供了对其结构、分子、电子和光学参数的预测的深入了解。总之，该研究提供了对咔唑基 HTM 结构改性所涉及的复杂性的更深入理解，以实现更好的性能。光学结果表明，CZ1 和 CZ2 分别显示 λabs 和 λemi 的数量级为 410-430 nm 和 530-560 nm，带隙范围为 2.5-2.6 eV。最后，他们的量子化学模拟提供了对其结构、分子、电子和光学参数的预测的深入了解。总之，该研究提供了对咔唑基 HTM 结构改性所涉及的复杂性的更深入理解，以实现更好的性能。光学结果表明，CZ1 和 CZ2 分别显示 λabs 和 λemi 的数量级为 410-430 nm 和 530-560 nm，带隙范围为 2.5-2.6 eV。最后，他们的量子化学模拟提供了对其结构、分子、电子和光学参数的预测的深入了解。总之，该研究提供了对咔唑基 HTM 结构改性所涉及的复杂性的更深入理解，以实现更好的性能。