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  有機(jī)生物電子學(xué)是利用共軛聚合物在生物系統(tǒng)中其獨(dú)特的電荷和離子傳輸性能而發(fā)展起來(lái)的一種器件。在這眾多的生物電子器件中，電化學(xué)晶體管可以構(gòu)筑在適合的基底上，能夠傳輸微弱的生物信號(hào)。這些優(yōu)點(diǎn)以及低于1V的工作電壓特點(diǎn)，使得OECTs在在體內(nèi)和體外能夠放大微弱的生物信號(hào)。然而目前的OECTs材料存在著一系列問(wèn)題，從而限制了其廣泛的應(yīng)用，其中兩個(gè)關(guān)鍵因素：一，操作穩(wěn)定性；二，基底粘附性。

Figure 1. Chemical structure of Polymers

  針對(duì)操作穩(wěn)定性和基底粘附性，中山大學(xué)岳晚教授課題組根據(jù)不同的側(cè)鏈設(shè)計(jì)了以上五種聚合物，并對(duì)這五種聚合物的摻雜過(guò)程、晶體結(jié)構(gòu)、形貌特征以及OECT性能進(jìn)行了表征。

Figure 2. Output, transfer, and switching (drain current ID and applied gate voltage VG pulses) characteristics of the OECTs fabricated using (a, b, c) PIBET-AO, (d, e, f) PIBET-O, and (h, i, j) PIBET-BO as active materials. All transfer and switching characteristics have been acquired at constant drain voltage VD = – 0.6 V. 

  其中PIBET-AO表現(xiàn)出很高的性能，最大跨導(dǎo)(gm)達(dá)到了14 mS，開(kāi)始電壓（Vth）0.44 V, 最大開(kāi)關(guān)比達(dá)到了2.2 x 10⁴。對(duì)PIBET-AO和PIBET-O進(jìn)行了操作穩(wěn)定性的研究，發(fā)現(xiàn)PIBET-O進(jìn)行了40 min的運(yùn)行，電流下降了90%，而PIBET-AO運(yùn)行6 h，3628圈循環(huán)，電流基本保持不變，表現(xiàn)出超高的操作穩(wěn)定性，并且對(duì)其機(jī)理進(jìn)行了解釋。

  此外，對(duì)PIBET-AO和PIBET-O基底粘附性進(jìn)行了研究，在模擬人體體液電解質(zhì)中，進(jìn)行了1.5 h的超聲，之后再將其進(jìn)行器件表征，發(fā)現(xiàn)PIBET-AO的電流基本不變，而PIBET-O的電流變成了0。從而說(shuō)明了PIBET-AO表現(xiàn)出了極高的基底粘附性，又將PIBET-AO涂在柔性襯底PET上，超聲后對(duì)其紫外吸收做了表征，發(fā)現(xiàn)吸收曲線和之前的吸收基本不變，從而說(shuō)明PIBET-AO具備用來(lái)制作柔性可穿戴器件的潛力。

  乙二醇-烷基鏈混合鏈在不降低跨導(dǎo)性能的前提下，提高了器件的操作穩(wěn)定性和基底粘附性，為OECT材料的實(shí)際應(yīng)用提供了重要的方法和策略，并且具有應(yīng)用到柔性器件上的巨大潛力。

  相關(guān)成果發(fā)表在Chemistry of Materials（Yazhou Wang, Erica Zeglio*, Hailiang Liao, Jinqiu Xu, Feng Liu, Zhengke Li, Iuliana Petruta Maria, Damia Mawad, Anna Herland, Iain McCulloch, and Wan Yue*. DOI: 10.1021/acs.chemmater.9b03798）, 該論文的第一作者為中山大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院王亞洲博士，通訊作者為岳晚教授。岳晚教授主要從事有機(jī)共軛結(jié)構(gòu)的分子和器件設(shè)計(jì)以及應(yīng)用的拓展，個(gè)人首頁(yè):http://mse.sysu.edu.cn/node/530

  致謝：感謝論文共同通訊作者為澳大利亞新南威爾士大學(xué)Erica Zeglio提供的器件方面的支持，感謝李正珂副教授，感謝廖海良、于亞蘋博士，碩士研究生羅祎格、姚麗萍、郭彥君，其中特別感謝本科生徐玉淳、薛香、楊欣茹。

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemmater.9b03798