共轭聚合物的多级组装结构包括单链构象,溶液聚集态,固态微观结构以及器件结构。理解共轭聚合物多级组装结构的演变过程对于深入理解其电荷传输行为具有非常重要的意义。然而,多级组装结构跨越了从埃到厘米的广泛空间维度,其详细表征具有一定挑战性,多级组装结构与器件性能之间的构效关系也不够明确。
图1、异靛蓝基寡聚物与聚合物链构象差异。a, 异靛蓝基寡聚物与聚合物化学结构。b, 寡聚物合成过程示意图。c, 三种聚合物提纯过程示意图及相应多级组装结构演变示意图。d, (IID-DT)5-IID, IIDDT19, IIDDT57和IIDDT99冷冻电镜图像中纤维长度平均分布情况。红线表示具有不同单体数目的单根链的理论长度。
图2、聚集态结构在溶液中的解聚/聚集动态过程可视化。a, 石墨烯液体袋制作过程示意图。b, IIDDT19解聚过程的代表性图像。c, 图b相应的二进制图像。d, 寡聚物和聚合物的变温吸收光谱中光学带隙随温度变化情况。e-i, 0.01 g L-1的寡聚物与聚合物氯萘溶液的变温吸收光谱。
图3、溶液聚集态结构与薄膜微观形貌可视化。a, 三种聚合物的冻干AFM图像。b, 三种聚合物的冻干AFM图像中纤维直径分布。c, 三种聚合物的薄膜TEM图像。d, 三种聚合物的薄膜TEM图像中纤维直径分布。
图4、共轭分子体系的电荷传输行为。a, 链长度相关的迁移率变化情况。b, 链长度相关的最大掺杂电导率变化情况。
该项工作为共轭分子体系多级组装结构与器件电学性质之间的构效关系提供了更深入的理解,为优化有机电子器件的性能提供了普适有效的策略。该工作以“Visualizing the multi-level assembly structures of conjugated molecular systems with chain-length dependent behavior”为题发表在Nature Communications期刊上,文章第一作者为北京大学博士研究生周洋洋,该研究得到国家自然科学基金委的支持。
原文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-023-39133-w
参考文献:Zhou, Y.-Y.; Xu, Y.-C.; Yao, Z.-F.; Li, J.-Y.; Pan, C.-K.; Lu, Y.; Yang, C.-Y.; Ding, L.; Xiao, B.-F.; Wang, X.-Y.; Shao, Y.; Zhang, W.-B.; Wang, J.-Y.; Wang. H.; Pei, J. Visualizing the multi-level assembly structures of conjugated molecular systems with chain-length dependent behavior. Nat Commun 14, 3340 (2023).
- 汕头大学张和凤教授团队 Macromolecules:通过构建D-A型簇实现马来酰亚胺类非共轭聚合物的红色荧光发射 2024-04-15
- 华科大罗亮/同济医院刘博联合团队 ACS Nano:碳碘共轭高分子CT影像引导放疗增敏 2024-03-14
- 复旦大学彭娟团队 Macromolecules: 共轭聚合物共混物的晶型调控 2023-09-22
- 陕科大刘新华/姜慧娥/莫海珍等 Nano Today:天鹅羽毛启发的智能响应型可持续羧甲基纤维素/聚乙烯醇基食品包装薄膜 2024-04-18
- 西安交大张彦峰教授团队《Chem & Bio Eng.》封面:用于模量可视化和防伪应用的可按需调制的3D打印室温磷光聚合物材料 2024-03-17
- 厦门大学侯旭教授团队 ACS Nano 展望:基于特定液基界面行为的可视化生物传感 2024-02-29
- 宁波大学徐玉赐课题组与加州理工学院王振纲教授Macromolecules:高分子溶剂中线团到小球转变的普适链长依赖关系 2021-11-22