「拉伸」聚合物的光電性能有望與硅材料競爭

Ying Diao教授帶領的團隊發現扭曲的聚合物經列印技術處理可以增強導電性。

phys.org網站報道，美國伊利諾伊大學（University of Illinois）化學和生物分子工程學研究人員在《科學進展》雜誌公布了一種利用列印技術「拉伸」和「壓扁」扭曲的聚合物分子的方法，以使它們具備更好的導電性。

共軛聚合物是由富含電子的分子沿單鍵和雙鍵交替的主鏈結合而成。這種獨特的連接方式使得電流可以在聚合物中快速流動，因此共軛聚合物非常適合用於電氣和光學領域。研究人員認為，共軛聚合物的輸電效率非常高，它們甚至有望與硅材料一爭高下。然而，共軛聚合物在結合時很容易產生扭曲成螺旋狀，導致電荷的傳輸受阻。項目負責人、化學與生物分子工程學教授Ying Diao說：「共軛聚合物的平整度對其導電能力的影響很大。即使它們的骨幹結構有輕微的扭曲，也會極大地阻礙電子去局域化和電子的流動能力。雖然通過施加巨大的壓力或操縱分子結構可以使其『平整化』，但這兩種技術都是勞動密集型的，成本太高。」

Diao實驗室的博士後研究員Kyung Sun Park和研究生Justin Kwok在進行列印和流程模擬實驗時有了一些特殊的發現。一般來講，聚合物在列印流中會經歷兩個截然不同的階段：第一階段發生在毛細管作用下聚合物油墨開始蒸發時；第二階段是受到列印基質等作用時。Diao介紹：「Park和Kwok發現了列印過程中發生的另一個階段（第三階段）。第三階段發生在兩個已知階段之間，在這個階段，聚合物被拉伸成了平面形狀。聚合物除了變得扁平外，在析出溶液後仍然能保持這種狀態。這對於生產快速生物醫學設備和柔性電子產品使用的共軛聚合物非常關鍵。我們還發現了一系列新的聚合物相，它們對列印過程中產生的作用力很敏感。我們認為，這些此前未被探索的平衡、流動誘導相最終將對新型共軛聚合物的光電特性產生令人振奮的影響。」

科界原創

編譯：雷鑫宇

審稿：西莫

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