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  共軛高分子的微觀結(jié)構(gòu)是決定其在功能器件中電荷傳輸性能的關(guān)鍵因素，如場效應(yīng)晶體管、太陽能電池和熱電器件等。可溶液加工的共軛高分子通常由剛性共軛主鏈和柔性飽和側(cè)鏈組成。這兩種結(jié)構(gòu)和性質(zhì)截然不同的成分結(jié)合在一起構(gòu)成了目前具有最先進(jìn)光電性能的一系列共軛高分子。

  在共軛高分子中，共軛主鏈提供了電荷載流子傳輸?shù)耐ǖ馈６鴤?cè)鏈最初是為了改善高分子在有機(jī)溶劑中的溶解度而引入的，但近期的研究也表明側(cè)鏈可顯著影響主鏈堆積，從而影響光電性能。側(cè)鏈的強(qiáng)結(jié)晶行為可能會限制共軛主鏈的有序π?π堆積，甚至降低共軛主鏈的平面度，限制電荷傳輸。由于主鏈和側(cè)鏈在分子結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)上的巨大差異，特別是分子堆積距離和堆積模式的不同，主鏈和側(cè)鏈的不同結(jié)晶行為使得它們難以實(shí)現(xiàn)共同結(jié)晶。

緩沖鏈模型—理解共軛高分子中共軛主鏈和側(cè)鏈之間的競爭相互作用。

  為了驗(yàn)證緩沖鏈對共軛高分子結(jié)晶行為的影響，該工作采用了基于TBDOPV的共軛高分子作為模型體系。這三種高分子具有相同的共軛主鏈（TBDOPV-2T）和不同長度的緩沖鏈：亞乙基、亞丁基和亞己基來連接主鏈和兩條長烷基鏈。根據(jù)結(jié)構(gòu)表征實(shí)驗(yàn)和分子動力學(xué)模擬結(jié)果，具有較長緩沖鏈的TBDOPV-2T-518表現(xiàn)出最高程度的主鏈平面度和最強(qiáng)的π?π堆積。這些特性使得TBDOPV-2T-518在被分子摻雜后表現(xiàn)出顯著提高數(shù)十倍的電導(dǎo)率和熱電性能。這些相關(guān)結(jié)果證明了緩沖鏈對理解共軛高分子結(jié)晶和提升電子學(xué)性能的重要性。

  該工作提出緩沖鏈模型來描述共軛主鏈和側(cè)鏈之間的組成結(jié)構(gòu)，為理解共軛高分子主鏈與側(cè)鏈的相互作用、結(jié)晶行為以及電子學(xué)性能提供一個(gè)簡單易理解的結(jié)構(gòu)模型，可用于指導(dǎo)開發(fā)高性能的半導(dǎo)體和導(dǎo)電高分子材料。

  論文信息：Zi-Di Yu, Yang Lu, Ze-Fan Yao, Hao-Tian Wu, Zi-Yuan Wang, Chen-Kai Pan, Jie-Yu Wang, Jian Pei, Buffer Chain Model for Understanding Crystallization Competition in Conjugated Polymers, Angew. Chem. Int. Ed., 2024, DOI: 10.1002/anie.202405139

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202405139