今日最新Nature: 陰離子交換驅動的高效分子摻雜

【引言】

π鍵共軛材料的化學摻雜涉及到主體與摻雜劑之間的氧化還原反應。在這一過程中，整數電子通過基態電子遷移從主體遷移到摻雜劑上。例如，聚合物半導體通過化學摻雜可以實現提高電荷載流子密度的目的，而這一摻雜效率的提升主要取決于π鍵共軛聚合物與摻雜劑之間的電化學氧化還原電勢。因此，反應一方的電子親附性與另一方的電離電位的對應程度可以有效影響摻雜效果，為優化分子摻雜提供指導。

【成果簡介】

近期，東京大學的S. Watanabe（通訊作者）等人報道發現了一種可以提高摻雜水平的新型過程。研究人員稱這一新型過程為“陰離子交換”。在這一過程中，以離子液體溶劑作為介質，典型的p型摻雜劑陰離子可以與另一種由離子液體提供的陰離子進行即時交換，這一過程不僅可以克服氧化還原過程的局限性，其陰離子交換效率還可以接近達到100%。如此一來，在這一“陰離子交換”過程中，可以實現“一個電荷/單體單元”的摻雜水平。研究認為，這一新型陰離子交換摻雜過程高效穩定，是促進分子電子學發展的有力工具。2019年08月28日，相關成果以題為“Efficient molecular doping of polymeric semiconductors driven by anion exchange”的文章在線發表在Nature上。

【圖文導讀】

圖1 陰離子交換摻雜

圖2 陽離子和陰離子的分子結構及其電勢圖

圖3離子作用強度與陰離子交換及摻雜濃度的關系

圖4 摻雜型PBTTT中的高度定向結構及其電荷轉移

文獻鏈接：Efficient molecular doping of polymeric semiconductors driven by anion exchange（Nature, 2018, DOI: 10.1038/s41586-019-1504-9）

本文由材料人學術組NanoCJ供稿。

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