(文章来源:全球创新智慧)为了提高聚合物的导电性,在有机太阳能电池、发光二极管和其他生物电子应用中获得更高的效率,研究人员迄今为止已经将各种物质混合在一起。一般来说,这可以通过去除一个电子或向半导体材料中添加掺杂分子来实现。这种方法会增加电荷量,从而提高材料的导电性。
林雪平大学有机电子学实验室有机纳米电子学研究小组的组长Simone Fabiano副教授说:我们通常掺杂有机聚合物以提高其导电性和设备性能。这种处理在一段时间内是稳定的,但材料会降解,我们用作掺杂剂的物质最终会逸出。这是我们在生物电子学和其他应用中要不惜一切代价避免的。在生物电子应用中,有机电子元件将为可穿戴电子设备和体内植入物带来巨大好处。"
最近,瑞典林雪平大学有机电子实验室的Simone Fabiano领导的研究小组创造了一种不需要掺杂就具有优异导电性的有机材料。他们通过混合两种不同特性的聚合物实现了这种材料。
这个研究小组的科学家来自五个国家,现在他们成功地将两种聚合物结合起来,生产出一种导电墨水。这种墨水不需要任何掺杂就能导电。这两种材料的能级可以完美匹配,因此电荷可以自发地从一种聚合物转移到另一种聚合物。蓝色的是供体聚合物溶液,而红色的是受体聚合物溶液。两种全新的聚合物都是不导电的,因为聚合物内部没有自由移动的电荷。当它们彼此相遇时,来自给体聚合物的电子将自动转移到受体聚合物,在两种聚合物中留下自由移动的电荷。
西蒙尼法比亚诺说:以前已经证明了自发电荷转移的现象,但是在实验室规模上仅证明了单晶。没有人展示过任何可以在工业规模上使用的东西。由大而稳定的分子组成的聚合物非常容易从溶液中沉积出来,这就是为什么它们非常适合大规模用作印刷电子产品中的墨水。"
聚合物是一种简单且相对便宜的材料,并且已经可以在市场上买到。没有外来物质从新的聚合物混合物中渗出。可以长期稳定,耐高温。这些特性对于能量收集/存储设备和可穿戴电子设备非常重要。西蒙尼法比亚诺说:因为不含掺杂剂,所以长时间稳定,可以应用于要求苛刻的场景。这一现象的发现为提高发光二极管和太阳能电池的性能,以及其他热电应用,特别是可穿戴和近体电子器件的研究提供了新的可能性。"
他说:我们的团队包括来自林雪平大学和查尔姆斯理工大学的科学家,以及来自美国、德国、日本和中国的专家。它领导这项工作是一次很棒的经历。这是这一领域的重要一步。"
林雪平大学有机电子实验室主任马格努斯博格伦教授说:基本上,为了实现高导电性,目前只能通过将非导电掺杂剂与导电聚合物结合来实现在导电聚合物中的掺杂。现在,第一次,两种导电聚合物的组合成为高度稳定和高度导电的复合系统。这一发现在导电聚合物领域定义了一个重要的新篇章,并将在全世界引发许多新的应用和兴趣。"(
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