梯形高聚物PTL导电机理的研究

本文采用EHMO/CO半经验计算方法,以准一维体系对梯形高聚物聚吩噻嗪(简称PTL)本征态及掺杂态电子能带进行了计算,讨论了PTL的导电机理,提出了当掺杂剂为质子酸时的荷电孤子或极化子导电模型及p-型掺杂时的极化子导电模型。     

化学中的孤子

本文根据有机导电材料的基本特征,从化学的角度讨论了孤子、极化子的产生、结构和性质。对其它化学体系中的孤子和极化子模型做了简单介绍。     

共轭聚合物薄膜中光生载流子的产生及输运机制

对共轭聚合物光生载流子的产生机制进行了初步探讨,分析了由最初产生的电子 空穴对经过晶格驰豫之后形成极化子 激子的热离化过程,认为同一链上的激子会迅速复合,只有链间激子对光电流作出贡献.研究了共轭聚合物中载流子的输运机制,导出了共聚物的电导率公式,其计算值与实验结果符合,我们认为是极化子的链间跃迁实现了整个共聚物的电导和光致发光,较好地解释了实验事实.     

可溶性聚[3-(2,2,3,3-四氟丙氧基)噻吩]的光谱性质

研究了中性和经FeCl_3掺杂后聚[3-(2,2,3,3-四氟丙氧基)噻吩](P3FT)溶液的光谱性质.中性P3FT具有特殊的溶剂色效应,其甲醇溶液的溶剂化吸收带强度随P3FT浓度增大而增强,该吸收带是高分子链与链之间的相互作用(即聚合物的聚集态结构)的反映.用电子光谱跟踪FeCl_3掺杂P3FT的过程,结果表明,P3FT随着掺杂程度的增大,载流子由极化子转变成双极化子,且双极化子的能级位于禁带中间,与孤子相似.     

可溶性聚[3-(2,2,3,3-四氟丙氧基)噻吩]的光谱性质

研究了中性和经FeCI3掺杂后聚[3-(2, 2, 3, 3-四氟丙氧基)噻吩](P3FT)溶液的光谱性质。中性P3FT具有特殊的溶剂色效应, 其甲醇 溶液的溶剂化吸收带强度随P3FT浓度增大而增强, 该吸收带是高分子链与链之间的相互作用(即聚合物的聚集态结构)的反映。用电子光谱跟踪FeCI3掺杂P3FT的过程, 结果表明, P3DT随着掺杂程度的增大, 载流子由极化子转变成双极化子, 且双极化子的能级位于禁带中间, 与孤子相似。     

如何讲好聚合物的导电性(Ⅰ)——一维结构材料一般不是电导体

一般来说,由共价单键连接起来的高分子链已经没有了能够自由运动的电子(载流子),加上主要靠范德华力堆砌的聚合物分子之间距离较大,电子云交叠差,载流子的离域运动极为困难,因此聚合物通常是绝缘体。但是,即使像聚乙炔那样具有π键结构、其主链每个碳原子上带有一个导电电子的聚合物也不能导电,这是因为高分子链是一维体系,空间结构维度性决定了其导电性。一维结构的材料具有派尔斯不稳定性,使得即使每个原子都有导电的价电子,它也不会(在低温下)导电,这是一条普遍的物理规律。     

C60分子的非线性元激发和电子能谱

1 计算方法在本文中我们利用推广的SSH 模型,采用自洽迭代的数值计算方法,得到C_(60)分子基态、激发态的电子能谱和几何结构.这与分子轨道和密度泛函理论的计算结果是极相符的.在研究导电聚合物,特别是trans-polyacetylene 链的电子态时,苏武沛等提出了著名的SSH 模型,从理论上阐明了非线性元激发(孤子、极化子、双极化子)的物理图象.鉴于C_(60)分子与PA 链有某些相似之处,实验证实了C_(60)分子中的每个C 原子,通过三个σ电     

掺杂聚苯胺能带结构和导电机理的研究

用EHMO-CO方法对质子掺杂聚苯胺进行了模型化理论计算,得到与吸收光谱实验数据一致的能带结构,研究表明,掺杂苯胺中的载流子是极化子,能满意地解释掺杂聚苯胺的导电机制。     

给受共聚物链上与链间极化子的光谱特性

给受体共聚物具有重要的光伏效应,载流子在其中的传输机理一直备受关注. 近来聚（吡咯并吡咯二酮-噻吩[3,2-b]并噻吩联二噻吩）[poly（DPP-DTT）]在其场效应晶体管器件中表现出高达10.5 cm²/（V·s）的空穴迁移率,有实验表明链上的极化子传输是主要途径,但也有光谱数据表明链上与链间极化子共存. 单链或链间传输机制是目前大家关注的问题. 本工作从计算化学的角度给出单链与双链极化子的光谱特征,为澄清载流子传输的机制提供依据. 首先采用长程密度泛函理论计算不同结构的寡聚链的吸收光谱,通过与实验比较,找到能合理描述poly（DPP-DTT）单链中空穴/电子极化子及激子的有效模型. 然后,通过格点能修正的方法,计算不同堆积情况下链间的电荷转移积分,阐述poly（DPP-DTT）链间不同堆积方式对极化子离域性的影响. 转移积分大的空穴/电子双链极化子的理论吸收光谱与实验吻合. 计算结果表明,在poly（DPP-DTT）中同时存在一维极化子和不同堆积结构的二维极化子,同时也说明载流子的一维和二维传输是同时进行的,而不同堆积结构会影响载流子链间的传输特性.     

供体-受体型共轭聚合物电子结构和导电性能的理论设计

以苯并[1,2-c:4,5-c']二[1,2,5]噻重氮和吡嗪并[2,3-g]喹喔啉为电子受体(A),噻吩、噻吩并[3,2-b]噻吩和二噻吩并[2,3-b:2',3'-d]噻吩为电子供体(D),设计了6种D-A型共轭聚合物.采用B3LYP方法,研究了这6种聚合物的几何结构和电子性质.D-A型共轭聚合物的几何结构和电子结构与电子供体和电子受体的性质,特别是与其提供电子和接受电子的能力密切相关.聚合物的能隙主要受键长交替控制,键长交替越小,能隙越窄.所设计的6种聚合物中,p-BBT-TT具有较窄的能隙(0.48 eV)、较小的载流子有效质量和相对较大的能带宽度,具备理论上的良好导电性能,可能是潜在的优良导电聚合物材料.     

简并基态高分子的极化

在基态非简并 (Non degenerategroundstate ,NDGS)的高分子中 ,非简并的两个态的能量差导致了自陷激子 (Self trappedexciton ,STE)和自陷双激子 (Self trappedbiexciton ,STB) .由于自陷双激子的极化率是负的 ,基态非简并的高分子中能产生光致极化反转 (Photoinducedpolarizationreversion ,PPR) .最近 ,合成出具有优良的发光性能的共轭高分子PDPA(双取代聚乙炔 ) ,这是一种具有简并基态的高分子 ,简并态之间没有能量差 ,激发态是孤子 反孤子对 (s - s) ,而不是自陷激子和自陷双激子 .本文将证明这种具有简并基态的高分子也能产生负极化和光致极化反转 .     

导电聚合物构建的高性能固态离子选择电极

基于最新研究文献和自身研究工作,系统总结了以导电聚合物构建的各种高性能固态离子选择电极.导电聚合物所特有的共轭结构以及电子导电和离子导电的双重导电功能使其可以作为离子-电子转换器,从而实现对离子的传感响应与探测.由聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩等导电聚合物为转换中间层而构建的离子选择电极可以实现纳摩尔浓度水平的离子传感探测,有望在环境监测、药物医疗和食品安全等诸多方面发挥重要作用.     

化学中的孤子

在化学领域中,人们所熟悉的载流子有电子、空穴、质子、离子等,而孤子作为一种新的载流子则是近年来才逐渐为人所知的。 1.什么是孤子? 自从1934年S.Rusell第一次观察到船在水中运行而突然停下时在船头出现的孤立波以来,人们对于孤立波的认识不断深化,特别是     

电解聚合法合成导电高分子

一、引言有机化合物的电子受σ轨道束缚不能移动,有机物晶体多为分子晶体,分子间的作用力非常小,所以有机化合物是众所周知的绝缘体.要使有机高分子赋于导电性,必须设想种种途径,用低的能量就能产生大量载流子,并使载流子有很好的流动性.对高分子来说,使π轨道重叠,产生π共轭和加强分子之间的作用是导电高分子的结构条件.聚乙炔作为具有最简单共轭双键的导电高分子首先受到人们的注意.自1977年发现掺杂后聚乙炔具有接近金属的导电能力后,出现了研究导电高分子的新浪潮.人们以对聚乙炔的研究为开端,逐步拓展     

受体强度及D/A比对D-A型共轭聚合物几何结构和电子性质的影响研究

以Thieno[3,2-b]thiophene(TT)为电子供体(D),Benzo[c][1,2,5]thiadiazole(BT)、[1,2,5]thiadiazolo[3,4-g]quinoxaline(Td Q)、和Benzobis[1,2,5]thiadiazole(BBT)为电子受体(A),设计了供体-受体摩尔比(D/A比)分别为1∶1和2∶1的6种供体-受体交替排列的D-A型共轭聚合物.采用杂化的密度泛函方法(B3LYP),在6-31G(d)理论水平下研究了其几何结构和电子性质.研究发现,电子受体接受电子的能力和D/A比对基于TT的D-A型共轭聚合物的几何结构和电子性质有重要影响.对于D/A比相同的聚合物,电子受体接受电子的能力增强,聚合链上桥键的键长缩短,供体环上的碳碳双键的平均键长(L_(AD))增大而碳碳单键平均键长(L_(AS))减小.对由相同电子供体和受体构成的聚合物,D/A比增加,桥键变长.电子受体对D/A比为2∶1的聚合物的性质影响有显明的规律.当电子受体接受电子的能力增强,聚合物的能隙(Eg)变窄、价带(W_(VB))和导带(W_(CB))变宽、载流子有效质量(m_H和m_L)减小.研究发现,p-TdQ-TT和p-BBT-DTT能隙窄,能带相对较宽、载流子有效质量小,可能是的潜在的本征导电聚合物材料.     

聚苯胺的电化学现场ESR-电导同步测量

本论文工作通过设计新型的电解池 ,首次实现了导电聚合物的电化学现场ESR_电导同步测量 .从获得的聚苯胺ESR信号及膜电阻随电极电势变化的精细图象看出 ,极化子晶格的形成与消亡决定了聚苯胺的导电行为 .从不同电势下聚苯胺的ESR饱和行为也得到Curie自旋与Pauli自旋相互转化的新证据 .     

硫酸水溶液中聚苯胺的两种极化子

应用自设计现场ESR电解池测量不同电势下的聚苯胺电导率,得到了高信/噪比的ESR谱图.谱线分解发现,在硫酸水溶液中聚苯胺生长的早期阶段存在两种极化子,根据这两种成分的ESR峰宽随电极电势的变化以及它和电导的关联分析,分别被指认为聚苯胺中有序区域和无序区域的极化子.随着掺杂程度的增大,两种极化子都是载流子,同样经历了由Curie自旋到Pauli自旋的转变.这一推论得到ESR饱和实验数据的支持.     

锂单离子导电固态聚合物电解质

锂单离子导电固态聚合物电解质是一类锂离子迁移数接近1的锂离子导体,可以有效避免阴离子移动产生浓差极化,从而提高锂电池的容量以及循环性能,成为近年来固态聚合物电解质的研究热点。本文综述了锂单离子导电固态聚合物电解质的研究进展,重点关注了电导率和锂离子迁移数较高的体系,并简要评述了锂单离子导电固态聚合物电解质所面临的挑战以及发展前景。     

聚乙炔导电性介绍

白川英树等人因发现导电聚合物而荣获 2 0 0 0年诺贝尔化学奖。本文用“孤子理论”对聚乙炔的导电机制作了简介。     

碳钢/醇酸涂层在5%NaCl溶液中的极化及半导体行为

摘要 采用电位-电容测试和Mott-Schottky分析技术研究了碳钢/醇酸涂层在5%NaCl溶液侵蚀下腐蚀失效过程中的极化及半导体行为. 浸泡2h, 电极形成了MIS结构, 涂层半导体为n型导电, 半导体载流子密度为4.99×109cm-3, 腐蚀仅受水和离子在涂层中的扩散控制;浸泡1d和2d时, 涂层在电场下发生偶极极化, 偶极电场阻碍载流子的迁移, 偶极弛豫效应使微分电容随外加电位绝对值增大而减小, 并造成电位-电容行为的频率依赖性;浸泡7d~17d涂层发生空间电荷极化, 碳钢与涂层形成了金属/半导体接触, 随着浸泡时间延长, 涂层载流子密度逐渐增加, 平带电位正移, 功函数逐渐减小, 对电子束缚能力减弱, 随外加电位的增加, 金属/醇酸涂层界面势垒升高, 空间电荷层成为阻挡层, 电极载流子输运受涂层孔隙电阻, 空间电荷层, 金属基底反应动力学三重控制.