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【文献阅读8】改进型PPV高分子电子迁移率提高了四个数量级 精选

已有 7274 次阅读 2013-7-20 20:54 |个人分类:文献阅读|系统分类:论文交流|关键词:学者| 高分子, 分子设计, PPV

有句俗话叫做,“材料不一定都是高分子,但高分子天生就是材料”,从塑料到凝胶,从涂料到家具,各个方面都离不开高分子材料,这其中还有一些医用的高分子材料等,已经渗透到国计民生的方方面面。导电高分子便是一种,原来大家都认为高分子是不导电的,是绝缘体,后来有人打破传统,得了诺贝尔奖之后,大家才都知道原来高分子也可以导电。这个我在以前的博文《一种进一步降低共轭高分子带隙的新方法》里面阐述过了,不再赘述。

今天我看到一篇JACS的最新文章,(DOI:10.1021/ja403624a)上面介绍了一个改进型PPV高分子的合成,把PPV高分子的电子迁移率提高了四个数量级,这是一篇非常出色的工作,请诸位听我细细道来。

PPV是聚对苯乙炔的意思,英文叫做Poly(p‑phenylene vinylene),所以缩称PPV。对PPV的研究也非常多,因为它比较简单,应该是最早的共聚物之一,比单纯的聚苯和聚乙炔带隙都要低。大家做下来,发现PPV也并不是人见人爱,花见花开,他也有一些缺点,比如说性格有点喜怒无常(构象无序,双键容易异构化),内部不团结(链间相互作用比较弱),激动起来嗓门比较大(LUMO能级过高)等等。由于这些缺陷使得PPV的电子迁移率一般都小于10的-4次方左右,(单位为平方厘米每伏特每秒),那么怎么改进呢?

作者们采取了一些“捆绑”的策略,你不喜怒无常嘛,我把你捆起来,你不是内部不团结嘛,好,我给你介绍对象,引入相互作用,让你们对上眼,你不是嗓门大嘛,我给你润润嗓子,推拿推拿把声音搞得低沉一点。当然这些都是非学术的形象说法,实际上学术上讲就是(1)采取了稠合并环策略,降低了环系间的扭转二面角;(2)引入分子内氢键和弱的堆积作用;(3)引入一些吸电子基团,降低材料的LUMO能级,具体如下图所示,化学同行们也可以去看看那篇文献,设计还是很巧妙的。

这一连串折腾下来,PPV终于改头换面,习得盖世神功,从此纵横江湖了。材料的电子迁移率达到1.1,比原来提高了四个数量级,这可了不得了。其实1.1的迁移率也不算太高,但是对于n型来说并不是家常便饭,而且人家提高的倍数多,所以人家能发JACS啊!

Ref:J. Am. Chem. Soc. 2013,in press. DOI:10.1021/ja403624a

顺便PS一下:这篇文章其实也给我们很多启示,在写文章的时候,提炼与包装也很重要,你要是不说改进型PPV,而说苯并二呋喃二酮类高分子材料,我估计要投JACS也悬哪,其实后者整过容以后早就面目全非,不是什么PPV了,呵呵。



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