颠覆传统的快速导电聚合物

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多年来，我们一直相信有序的聚合物链可以增加塑料的导电率，并以此来研究新一代聚合物。的确，Linköping大学和斯坦福大学的研究人员研制出了新型导电聚合物，但这种导电聚合物的机理与此前的研究完全不同。 有机电子有许多优点:成本低、柔性、轻质、不消耗任何稀缺资源。在有机电子的应用上，我们受到了自己想象力的限制。自从2000年导体和半导体塑料获得诺贝尔奖以后，聚合物得到了很大的发展。但是，导电聚合物的缺点仍然存在，和硅质导体相比，塑料的导电速度慢、充电速度慢。 聚合物由长链烃构成，当掺杂其他元素后，塑料具有其特定的属性。研究人员和开发人员正在进一步研究，希望合成在化工行业应用的更好的新型聚合物。 Linköping大学有机电子实验室的研究员Simone Fabiano博士解释说：“最新一代聚合物的电荷运输是传统聚合物的2-3倍。”他同时也是该论文的第一作者，其文章发表在《美国国家科学院学报》上。 直到现在，人们都在试图合成有序聚合物链。人们设想，如果聚合物链排列有序，那么应该很容易在链之间进行跳跃。Fabiano博士比较了聚合物链和意大利面，结果发现聚合物链倾向于彼此排列，而不是所有的链纠缠在一起。 但令人兴奋的是，研究人员在他们的实验中观察到无序的聚合物会迅速有序化排列，形成晶体状。 Linköping大学有机电子实验室的同事和斯坦福大学的同事一起，研究了发生这种情况的原因。他们表明，物质的结晶度，即固体结构有序化的程度，实际上与聚合物导电的速度无关。 Fabiano说：“这种新一代聚合物的缺陷很少，使得沿着聚合物链，电荷移动速度很快。有了导电的载体，电荷就可以利用更少的能量沿着聚合物链进行传递，以此来制备快速导电的聚合物。” 相反，最理想的情况似乎是聚合物有一定程度的缺陷，聚合物链不时的出现聚合，互相交叉，这更容易使得电子进行传递。 为了进一步增加导体聚合物和半导体聚合物的导电性，Fabiano博士正在研究改进的电子元器件，并希望依靠化学实现这一目的。 “这种方法在分子水平上设计导电聚合物，目前我们正在研究如何减少聚合物中的缺陷，使聚合物链更好地相互接触，而不是形成大型的晶体。”