文章亮点

      通过控制聚（3-丁基噻吩）（P3BT）的溶液浓度来调控P3BT在溶液中的链聚集行为，进而揭示溶液聚集态如何影响其薄膜的结晶结构包括晶型和结晶取向，以及不同结晶结构和载流子传输性能的关系。

文章背景

      共轭高分子由于其优异的电性能或光电性能被广泛应用于各种功能器件。这类材料通常需要通过溶液进行加工，在溶液加工过程，共轭高分子在溶液中的分子链构象和溶液聚集态会由于记忆效应传递到薄膜中，从而对薄膜凝聚态结构和性能产生重要影响。然而，由于共轭分子间多种弱相互作用的存在，使得这类体系在溶液态的链聚集行为复杂多变，目前人们对其在溶液中链构象和聚集行为的认识仍然有限，它们的溶液聚集态如何影响其薄膜结晶结构和载流子传输性能的机制尚不清晰，需要更多的科研工作者对此深入展开研究。

图1 不同浓度的P3BT溶液形成薄膜后的晶型和结晶取向示意图。

文章概述

      聚（3-烷基噻吩）具有丰富多样的凝聚态结构，不同结构显著影响其载流子传输性能的同时又不改变其化学结构，因此是研究共轭高分子结构和性能之间关系的理想模型。作者选择聚（3-丁基噻吩）（P3BT）展开研究，通过改变溶液浓度调控了P3BT在溶液中的链聚集行为，研究了不同浓度的P3BT溶液成膜后的晶型结构，以及不同晶型如何影响其OFET器件性能。结果表明，P3BT分子链在低浓度溶液中的聚集程度较弱，进而在固态薄膜中形成具有更大烷基侧链堆积距离的晶型I结构，且以edge-on结晶取向为主（图1）；而在高浓度溶液中，P3BT分子链发生更强的聚集，从而在薄膜中形成侧链排列更紧密的晶型II结构，结晶取向为flat-on与edge-on共存（图1）。作者细致分析了P3BT浓度影响其溶液态聚集程度、薄膜中晶型和形貌的原因。不同晶型、形貌的P3BT薄膜和它们的载流子传输性能密切相关，具有更大晶粒尺寸的晶型II表现出更好的载流子传输能力。该工作为理解聚噻吩类共轭高分子溶液中链聚集如何影响其薄膜结晶结构提供了一定的见解。

       彭娟，复旦大学高分子科学系教授，博士生导师。2000年毕业于吉林大学化学系，获学士学位；2005年毕业于中国科学院长春应用化学研究所，获博士学位；2005-2007年德国马普高分子研究所博士后；2008-2017年复旦大学高分子科学系副教授；2018年复旦大学高分子科学系教授。近年主要研究方向为共轭高分子凝聚态结构的形成机制、动态调控及结构-性能关系研究。

骆雪冰, 赵清清, 李琳, 郑浩, 郭亚楠, 彭娟.

溶液浓度对聚(3-丁基噻吩)溶液聚集态和薄膜结晶结构的影响.

高分子学报, doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2023.23302

Luo, X. B.; Zhao, Q. Q.; Li, L.; Zheng, H.; Guo, Y. N.; Peng, J.

Concentration effect on the solution-state aggregation and solid-state crystalline structures of poly(3-butylthiophene).

 Acta Polymerica Sinica, doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2023.23302

原文链接：

http://www.gfzxb.org/thesisDetails#10.11777/j.issn1000-3304.2023.23302&lang=zh