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有机聚合物PEDOT可能是世界上研究最深入的材料之一

发布时间:2019-01-30 10:50:56 来源:

有机聚合物PEDOT可能是世界上研究最深入的材料之一。尽管如此,林雪平大学的研究人员现在已经证明材料的功能与以前认为的完全不同。该结果在许多应用领域具有重要意义。

每年有超过1500篇科学论文致力于导电有机聚合物PEDOT,使其成为世界上研究最深入的材料之一。该聚合物具有独特的性质,非常适用于太阳能电池,电极,发光二极管,软显示器,生物电子元件和许多其他应用。然而,大多数文章本质上是实验性的,并且只有一小部分 - 少于千分之一 - 的文章提供了对聚合物各方面的理论理解。PEDOT的电子结构也是如此。

“试验和错误研究的时代应该结束。我无法想象今天如何在没有对决定其特性的基本原则有深入的理论理解的情况下开发新材料,”教授兼负责人Igor Zozoulenko说。林雪平大学有机电子实验室理论与建模小组,诺尔雪平校区。

他还是ACS应用高分子材料的一篇文章的主要作者,该文章介绍了PEDOT的电子结构和光学性质的新理论,推翻了之前对PEDOT的相关研究的很大一部分。

目前被认为是预测材料性质最准确的计算模型称为“DFT”,是“密度泛函理论”的缩写。该方法以尽可能最有效的方式计算量子力学电子密度,并已成为材料科学各个分支的标准。然而,对于有机导电聚合物,在20世纪80年代开发的模型 - 在DFT得到广泛使用之前 - 仍然被广泛使用。LiU研究人员的工作表明,这些模型显然是错误的。

“在关于PEDOT的科学文章中提出的许多分析都必须重新访问和修改,”Igor Zozoulenko说。

其中一个主要差异涉及材料的光学吸收或(稍微简化)发光性质。当然,这些对于其在太阳能电池,软显示器和其他应用中的使用是至关重要的。光谱 - 光的颜色 - 取决于材料的电子结构,包括诸如电子位于原子内部的能级,它们拥有的自旋以及它们可以移动的方式等属性在材料中。由于我们的理解不足,对实验结果的解释是错误的。

PEDOT或聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)也是一种可以掺杂的材料,使其具有显着的导电性。颜料随着掺杂程度的增加而变化,或者换句话说,随着增加量的掺杂剂的加入以破坏原子中电子之间的配对。以前的方法非常简单,不够精确。

“我们的论文对PEDOT的光谱进行了完全不同的解释,并对电子参量共振光谱EPR进行了完全不同的解释。我们的结果也可以应用于许多其他导电聚合物材料,”Igor Zozoulenko说。

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