结晶铜让聚合物结构紧密有序

2010-7-21 00:00 来源: 科技日报
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  据美国物理学家组织网7月19日报道,加拿大和美国的科学家研发出一种新工艺,可让电子设备中广泛使用的聚合物PEDOT结构更加紧密,因此,有望让未来的电视和计算机屏幕更亮、更干净、更节能。 

  PEDOT(3,4-乙烯基二氧噻吩)具有分子结构简单、能隙小、导电率高等特点,被广泛用于有机薄膜太阳能电池材料、OLED(有机发光二极管)材料、电致变色材料、透明电极材料等领域。参与此项新研究的科学家博比·森普特说,PEDOT是目前世界上使用最成功的半导体聚合物之一。

  改进和控制纳米结构的PEDOT分子顺序对于该聚合物在电子应用领域“大显身手”非常关键,而高度有序的聚合物阵列能够增加很多电子设备的效率。美国能源部所属的橡树岭国家实验室(ORNL)和加拿大两所大学的研究人员在最新一期美国《国家科学院院刊》上介绍了他们获得结构紧密的聚合物PEDOT阵列的新方法。

  研究团队在结晶铜的表面放置了一个“先驱”分子,该分子将引导并启动聚合反应,就像把鸡蛋往纸箱内堆放一样,铜的表面有很多自由能量最小的“凹痕”,聚合分子不断填充这些“凹痕”,从而整齐地叠放在一起形成密致有序的化合物结构。森普特表示,铜表面产生的立体化学结构非比寻常,而很多合成聚合物的实验得到的聚合物阵列通常都不那么令人满意。

  密度泛函理论进行的计算以及在ORNL的超级计算机上进行的模拟都揭示了这个聚合物阵列拥有高度有序的结构,另外,研究人员也使用传统的扫描隧道显微镜仔细查看了该聚合物的构造,清楚地显示出PEDOT阵列的构造非常密实。

  ORNL的科学家文森特·穆尼尔表示,尽管他们只对PEDOT聚合物进行了研究,但他们相信,同样的方法可能也适用于其他聚合物。