邱楓-彭娟課題組論文被Angew. Chem.選為VIP Paper: 聚噻吩-聚硒吩全共軛嵌段共聚物共晶的調(diào)控
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? ? ? ?共軛聚合物由于π共軛體系的存在，具有豐富的光電性能，廣泛應(yīng)用于有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管、有機(jī)太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域。共軛聚合物的光電性能如載流子遷移率不僅取決于材料本身的分子結(jié)構(gòu)，還取決于薄膜中的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)。目前提高共軛聚合物光電性能的手段更多的集中于分子剪裁設(shè)計(jì)，很多新型體系比如給體-受體共軛聚合物性能優(yōu)異，但合成手段較繁瑣。因此，調(diào)控和優(yōu)化共軛聚合物薄膜的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)成為提高其光電性能的重要研究手段。然而，由于共軛聚合物的半剛性鏈的特性，人們?cè)诶碚摵蛯?shí)驗(yàn)上對(duì)于不能用高斯鏈模型予以普適描述的共軛聚合物的認(rèn)識(shí)和闡述相比柔性聚合物鏈明顯缺乏。因此，如何從共軛聚合物分子結(jié)構(gòu)出發(fā)，調(diào)控共軛聚合物的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)并建立結(jié)構(gòu)與器件性能的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，是亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
??????最近，復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系邱楓-彭娟課題組設(shè)計(jì)并合成了一系列全共軛聚（3-丁基噻吩）-聚（3-己基硒吩）(P3BT-b-P3HS)嵌段共聚物，通過(guò)將聚噻吩、聚硒吩等模型化合物引入到嵌段共聚物體系，利用嵌段共聚物微相分離的特性使體系的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)更加豐富可調(diào)，從而進(jìn)一步調(diào)控其性能。由于聚噻吩、聚硒吩?xún)蓚€(gè)嵌段的主、側(cè)鏈結(jié)構(gòu)相近，該體系能夠形成共晶。從分子結(jié)構(gòu)上來(lái)看，P3HS分子共平面性高，有利于載流子在分子內(nèi)傳輸； P3BT分子在側(cè)鏈方向和π-π相互作用方向排列更緊密，有利于載流子在分子間傳輸。因此，該體系形成的共晶兼具聚噻吩和聚硒吩的優(yōu)點(diǎn)，在未經(jīng)任何熱退火或溶劑退火情況下，其載流子遷移率高出同等條件下各自均聚物、共混物和無(wú)規(guī)共聚物一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。
??????對(duì)比實(shí)驗(yàn)顯示，當(dāng)通過(guò)二次熱退火使 P3BT-b-P3HS（2:1）和（1:1）從共晶結(jié)構(gòu)變成各自結(jié)晶后，體系載流子遷移率降低一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，而P3BT-b-P3HS（1:2）仍舊保持共晶結(jié)構(gòu)，體系的載流子遷移率變化不大。這進(jìn)一步說(shuō)明P3BT-b-P3HS共晶更有利于載流子的傳輸?？傊?，P3BT-b-P3HS共晶這種無(wú)需任何后處理即可獲得較高載流子遷移率的特性，為構(gòu)筑未來(lái)大面積柔性電子器件提供了一種可能的思路。更進(jìn)一步，該研究揭示了P3BT-b-P3HS體系結(jié)晶結(jié)構(gòu)和性能之間的構(gòu)效關(guān)系，為理性設(shè)計(jì)基于共軛聚合物的功能材料提供了一些基本依據(jù)。
??????以上相關(guān)成果發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed.上，并被選為Very Important Paper (VIP paper)。論文的第一作者為復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系博士生朱明晶，通訊作者為復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系彭娟教授和美國(guó)佐治亞理工學(xué)院Zhiqun Lin（林志群）教授。彭娟教授主持了該項(xiàng)研究工作，林志群教授參與了器件研究和討論。
詳見(jiàn)原文：Mingjing Zhu, Shuang Pan, Yue Wang, Ping Tang, Feng Qiu, Zhiqun Lin, Juan Peng, Unravelling the Correlation between Charge Mobility and Cocrystallization in Rod-Rod Block Copolymers for High-Performance Field-Effect Transistors, Angew. Chem. Int. Ed., 2018, DOI: 10.1002/anie.201804585
論文鏈接： https://doi.org/10.1002/anie.201804585
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圖1 全共軛聚噻吩-聚硒吩嵌段共聚物共晶及示意圖。
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