Описание проводящих полимеров
Проводящие полимеры вызвали большой интерес с тех пор, как Shirakawa et al. в 1977 г. продемонстрировали, что легирование полиацетилена галогенами сильно увеличивает его проводимость. Благодаря этому революционному исследованию Ширакава, МакДиармид и Хигер были удостоены Нобелевской премии по химии в 2000 году и открыли путь к разработке других проводящих полимеров, сочетающих свойства органических полимеров и электронные свойства полупроводников. Еще один крупный прорыв в этой области был достигнут Диасом и др., которые сообщили об электроосаждении высокопроводящих, стабильных и пригодных для обработки полипиррольных плёнок. Сейчас всегда востребована химическая экспертиза.
После этих новаторских исследований были получены и использованы в различных областях многочисленные проводящие полимеры, такие как полиацетилен, полипиррол (PPy), полианилин (PANI), поликарбазол, политиофен (PTh), поли(3,4-этилендиокситиофен) (PEDOT), полифенилен, поли(фениленвинилен) и полифлуорен.
Все эти органические полимеры характеризуются чередованием одинарных (σ) и двойных (π) связей и присутствием π-электронов, делокализованных по всей их сопряженной структуре, что приводит к полимерам, которые легко окисляются или восстанавливаются. Это легирование, которое может осуществляться при окислении (p-легирование) или восстановлении (n-легирование), значительно увеличивает проводимость полимеров, поскольку эта проводимость может варьироваться от менее чем 10 -6См/см в нейтральном состоянии до более чем 10 5 См/см в легированном состоянии. Проводимость полимеров также зависит от ряда факторов, включая природу и концентрацию легирующей примеси, температуру, набухание/распухание, полимер морфология, pH и приложенный потенциал и длину полимерной цепи.
Для большинства гетероциклических полимеров, таких как PPy или PTh, механизм проводимости соответствует p-легированию и начинается с отрыва одного электрона от исходного мономера, что приводит к образованию нестабильного катион-радикала (названного полярон). Затем второй электрон удаляется из другого мономера или из олигомера, что приводит к образованию дикатиона (названного биполяроном).
После этих новаторских исследований были получены и использованы в различных областях многочисленные проводящие полимеры, такие как полиацетилен, полипиррол (PPy), полианилин (PANI), поликарбазол, политиофен (PTh), поли(3,4-этилендиокситиофен) (PEDOT), полифенилен, поли(фениленвинилен) и полифлуорен.
Все эти органические полимеры характеризуются чередованием одинарных (σ) и двойных (π) связей и присутствием π-электронов, делокализованных по всей их сопряженной структуре, что приводит к полимерам, которые легко окисляются или восстанавливаются. Это легирование, которое может осуществляться при окислении (p-легирование) или восстановлении (n-легирование), значительно увеличивает проводимость полимеров, поскольку эта проводимость может варьироваться от менее чем 10 -6См/см в нейтральном состоянии до более чем 10 5 См/см в легированном состоянии. Проводимость полимеров также зависит от ряда факторов, включая природу и концентрацию легирующей примеси, температуру, набухание/распухание, полимер морфология, pH и приложенный потенциал и длину полимерной цепи.
Для большинства гетероциклических полимеров, таких как PPy или PTh, механизм проводимости соответствует p-легированию и начинается с отрыва одного электрона от исходного мономера, что приводит к образованию нестабильного катион-радикала (названного полярон). Затем второй электрон удаляется из другого мономера или из олигомера, что приводит к образованию дикатиона (названного биполяроном).
0 комментариев