裴坚课题组Prog. Polym. Sci.综述:共轭高分子的溶液聚集态调控



共轭高分子的宏观光电功能与其在不同空间尺度下的微观多级组装结构紧密相关,包括化学结构、构象分布、分子间相互作用、链排列方式、结晶行为、薄膜形貌等结构特点。精准调控分子组装结构对于发展高性能共轭高分子具有重要的科学意义,但共轭高分子微观结构具有的多层次性和复杂性使得表征和调控其组装结构极具挑战。共轭高分子微观结构信息的不完整和缺失使得难以构建清晰的“结构性能”关系。

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图1. 共轭高分子在不同空间尺度下的多级组装结构与常见表征方法

针对共轭高分子复杂的多级组装结构,北京大学化学与分子工程学院裴坚教授课题组长期致力于通过分子结构设计、高分子溶液与结晶调控等方法实现高分子多级组装结构的精确调控,并首次提出共轭高分子的四级组装结构(高分子学报,2019,50,1-12)鉴于在该领域的深入研究,裴坚教授近日应邀高分子领域顶级期刊Prog. Polym. Sci.发表关于共轭高分子溶液聚集态调控策略的重要综述。

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图2. 共轭高分子溶液聚集态调控策略

该综述从共轭高分子链与溶剂分子之间的相互作用出发,分析了共轭高分子从溶液到薄膜的形成机制,详细阐述了分子结构、溶剂工程、温度、聚集动力学和分子堆积的重要作用并系统总结了调控共轭高分子的溶液组装结构和结晶行为的方法,阐述了共轭高分子多级组装结构与电荷传输机制之间的关系,特别是溶液聚集态调控策略的重要性。在厘清共轭高分子复杂的多级组装结构的基础上,建立清晰的“分子结构组装结构器件性能的构效关系,深入理解共轭高分子溶液聚集行为和多级组装结构,可以更加精确调控高分子薄膜形貌与微观结构,对于高性能共轭高分子及其在场效应晶体管、太阳能电池、有机热电等功能器件中地应用提供了理论基础与优化策略。

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3. 共轭高分子溶液聚集态的中心作用

工作第一作者为化学与分子工程学院博士生姚泽凡,通讯作者为化学与分子工程学院裴坚教授。工作得到了国家自然科学基金委、科技部、北京市教委、北京分子科学国家研究中心的资助与支持。

论文链接

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0079670022001241

 

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