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一维共聚物纳米线的合成与应用

【摘要】:图5.21纳米线量子点电子器件一般情况下,被称为有机半导体的本征导电聚合物是一种离域π电子体系具有“内在”禁带相对较窄的聚合物。图5.23PEDOT-co-T34bT交联共聚物纳米线在本部分工作中,我们研究开发出一种高效的电化学原位模板生长制备纳米线阵列的方法。这种高度有序的一维纳米线由于内在材料中分子的特殊聚集态而表现出一些特有的性质。

通过“自下而上”的方法合成有机半导体聚合物的一维纳米材料,在当今科技领域一直有重大的意义。相较于传统的电子和光电子器件,大量的纳米线量子点电子器件(图5.21)由于更为优越的性能而得到了广泛关注和研究。所谓量子点即人工制造的由几十几百个原子构成的小块物质,它已经完全属于量子世界的对象,能够表现出各种神奇的量子效应。如何有效地利用这些量子效应,正是科学家们为未来的微观器件设计提供的崭新思路。

图5.21 纳米线量子点电子器件

一般情况下,被称为有机半导体的本征导电聚合物是一种离域π电子体系具有“内在”禁带相对较窄的聚合物。其中,PEDOT由于较窄的禁带宽度,相对于其他聚合物而言电导率较高,并且可以和多种无机材料复合而形成杂化材料,显示出优越的性能。EDOT与无机材料形成杂化纳米材料的示意图如图5.22所示,因此有关EDOT的研究也比较广泛而且深入。

导电聚合物PEDOT已经应用在众多的领域,如电致变色器件、功能化电极和光电器件等,成为科学家研究的重点。由于有机半导体聚合物具有易加工和易塑性等特点,因此其在电子、光学和光电转换设备等领域具有优异的机械灵活性和可变的导电率等优势而成为一种性能突出的功能材料。

图5.22 EDOT与无机材料形成杂化纳米材料示意图(见彩图)

π电子体系共轭导电聚合物领域中,两种或数种单体通过混合一步聚合的方法得到某些共聚物,这方面的研究已经有一定的基础。噻吩并[3,4-b]噻吩(Tieno[3,4-b]thiophene,T34bT)具有三个开放的α-位点,从而可以进行氧化偶联,即T34bT的存在能够在聚合过程中产生一个交联点,最终可以得到交联网状共聚物结构。PEDOT-co-T34bT交联共聚物纳米线如图5.23所示。

图5.23 PEDOT-co-T34bT交联共聚物纳米线

在本部分工作中,我们研究开发出一种高效的电化学原位模板生长制备纳米线阵列的方法。这种高度有序的一维纳米线由于内在材料中分子的特殊聚集态而表现出一些特有的性质。