法國開發出高導電性有機金屬

2020-11-23 中國科學院

　　儘管有機材料經常被用作半導體，比如有機發光二極體和有機電晶體等，但擁有像金屬一樣的高導電性的有機材料仍然非常稀少。有機金屬研發領域存在的一個問題是，良好的導電性能要求材料具有很高的結晶度，但晶體結構卻不利於材料的加工和成型。現在，法國斯特拉斯堡大學的研究團隊開發出一類新的有機材料，不僅導電性高，而且非常柔軟、有彈性，成功克服了上述難題。

　　發表在《美國化學學會會刊》上的這項最新研究稱，當使用光脈衝照射時，該材料能夠重組其分子以糾正結構缺陷，因此，新材料可以組裝為低結晶度結構，然後通過一個光脈衝轉換成為具有高導電性的材料。

　　「歷史上已經使用無機材料，如摻有雜質的矽、銅、銀等，開發出了很多電子設備。」斯特拉斯堡大學教授尼古拉斯·傑賽普說，「這些材料來自於有限的自然資源，需要進行昂貴的提取和處理，才能適用於製造業。另外，我們還面臨著電子垃圾的大問題，因為許多電子器件所用的無機材料對環境具有相當大的毒性，回收不僅困難而且成本昂貴。有機金屬則提供了另一種選擇，它比較便宜，易於生產，而且環保。除了替代無機材料用於我們目前使用的電子設備中，我們還可以用其來構建具有新性質和結構的設備。」

　　據物理學家組織網8月19日報導，這種新材料是一種由大量3-氨基三芳香基胺（TATA）分子堆疊構成的一維超分子聚合物。雖然這些有機納米線最初也會像其他有機材料一樣受到結構缺陷的影響，但向其施加相對低能量的光脈衝，可以糾正TATA分子堆疊時的角誤差，實際上賦予了這種聚合物自愈的能力。實驗結果表明，光脈衝照射將這種超分子聚合物的電導率提高了四個數量級。這也是首次證明，超分子聚合物也能擁有與最好的共軛聚合物類似的電子、磁性和光學特徵。

　　由於具有重量輕、成本低、可一次性使用等優點，高導電性有機金屬在有機電子器件領域擁有廣泛的應用前景，包括透明電極、印刷電子電路、熱電材料和內存設備等。

　　「未來的研究計劃既包括這些材料中在設備中的應用，也將涵蓋對其基本性質的探索。」傑賽普說，「在應用方面，我們正在嘗試將這些有機組件整合為適用於電子電路的金屬互連構件，測試這些材料在太陽能電池中的效率，以及開發用於可控垂直器件結構的方法。基礎研究方面的工作則涉及光學和等離激元光子學領域的操縱手段以及對材料導電性的進一步闡明和控制。」

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