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yexuqing木蟲之王 (文學(xué)泰斗)
太陽(yáng)系系主任
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劉云圻/郭云龍團(tuán)隊(duì)在本征柔性/可拉伸聚合物半導(dǎo)體領(lǐng)域取得新進(jìn)展
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劉云圻/郭云龍團(tuán)隊(duì)在本征柔性/可拉伸聚合物半導(dǎo)體領(lǐng)域取得新進(jìn)展 發(fā)布時(shí)間：2024-10-10【字體： 大 中 小 】【打印】 【關(guān)閉】 面向智能化和多功能化的可拉伸半導(dǎo)體，在構(gòu)筑下一代可穿戴電子器件方面具有重要意義。通常情況下，高遷移率聚合物半導(dǎo)體材料往往具有高結(jié)晶性，而高結(jié)晶性的特征會(huì)導(dǎo)致材料表現(xiàn)出脆性以及機(jī)械拉伸性差的問題。因此，在不破壞固有電學(xué)性能的前提下，賦予聚合物半導(dǎo)體機(jī)械拉伸性是一個(gè)重要挑戰(zhàn)。 在國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部和中國(guó)科學(xué)院的支持下，化學(xué)研究所有機(jī)固體院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的劉云圻和郭云龍團(tuán)隊(duì)在前期高遷移率聚合物半導(dǎo)體研究的基礎(chǔ)上（Natl. Sci. Rev. 2024,11,nwad253;Adv. Mater. 2022,34,2104325;Sci. China Chem. 2022,65, 1225.），開發(fā)了一系列可拉伸分子材料體系以及功能化器件，并積累了豐富的研究經(jīng)驗(yàn)(Nat. Commun. 2024, 15,3123;Nat. Commun. 2024, 15,2624;Adv. Mater. 2024. 36, 2305987;Adv. Funct. Mater. 2024,34,2310558;Adv. Funct. Mater. 2024,34,2403770.)。 近期，他們針對(duì)高遷移率聚合物半導(dǎo)體“力‒電融合”的難題，提出了一種“原子結(jié)“策略，在聯(lián)二噻吩給體單元的β位引入不同半徑的原子（如：C、N、S和Si原子），并通過(guò)在聚合物骨架中精準(zhǔn)定量引入10%的“原子結(jié)”化給體，調(diào)控聚合物構(gòu)象以及薄膜凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)聚合物半導(dǎo)體機(jī)械拉伸性和電荷傳輸能力的雙模式提升（Chem. Mater. 2024,36,8274）。 最近，他們提出了一種分子尺度幾何設(shè)計(jì)策略，結(jié)合了可拉伸無(wú)機(jī)體系的結(jié)構(gòu)柔性以及有機(jī)半導(dǎo)體材料可結(jié)構(gòu)定制的特點(diǎn)，獲得了高性能本征可拉伸的聚合物半導(dǎo)體。從線性區(qū)域規(guī)整的共軛聚合物同系物出發(fā)，定量引入不同的鄰位型和間位型扭結(jié)單元，開發(fā)了一系列鋸齒型結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體聚合物。在雜原子嵌入、柔性烷基鏈連接的輔助下，使得聚合物分子具有可控的構(gòu)象轉(zhuǎn)變、長(zhǎng)程的π聚集和短程的扭轉(zhuǎn)無(wú)序，極大的提升了其機(jī)械拉伸性和電荷輸運(yùn)能力。在鋸齒型結(jié)構(gòu)的聚合物o-OC8-5%中，初始場(chǎng)效應(yīng)遷移率達(dá)1.92 cm2V‒1 s‒1，100%應(yīng)變下仍能保持1.43 (∥)和1.37 (⊥) cm2V‒1 s‒1，同時(shí)具有優(yōu)異的性能保持和拉伸循環(huán)穩(wěn)定性。該策略為“力‒電融合”的高性能本征柔性半導(dǎo)體設(shè)計(jì)提供了新思路。相關(guān)研究成果近期發(fā)表在J. Am. Chem. Soc.2024,DOI:10.1021/jacs.4c07174，第一作者為博士生朱明亮，通訊作者為劉云圻院士和郭云龍研究員。 本征可拉伸聚合物半導(dǎo)體的分子尺度幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 有機(jī)固體院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 2024年10月10日 |
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