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　　共軛高分子由于具有容易加工的特性，被廣泛應用于柔性顯示、太陽電池、集成電路等領域，已經成為高分子領域的重要分支。因此通過簡單而行之有效的方法調控其形貌，從而顯著提高其性能成為近年來的研究熱點。

　　長春應化所楊小牛研究員等瞄準這一重要研究方向，以共軛高分子及其復合薄膜為研究對象，緊密圍繞共軛高分子凝聚態結構與器件性能之間的關系開展研究，從電荷傳輸能壘、共軛高分子結晶動力學和熱力學等方面揭示了電荷輸運增強和復合薄膜形態精確調控機理，為制備高導電率的復合薄膜和高效聚合物太陽電池提供必要的理論和實驗依據，日前該成果榮獲2014年吉林省自然科學獎一等獎。

　　他們率先發現絕緣基質增強半導體高分子導電率和遷移率的現象，提出通過溶液自組裝的途徑實現兩相界面和相分離尺度控制的新方法，制備出導電性能優異的半導體/絕緣體高分子復合材料。首次采用導電原子力、低溫變溫條件下的電荷傳輸行為等手段，詳細研究了絕緣基質增強共軛高分子導電率的現象，揭示了電荷傳輸增強機理以及實現導電率增強的關鍵因素和必要條件，為開發具有優異導電性能、易加工、廉價和穩定的高分子復合材料開辟了新途徑。

　　首次提出并實現可控溶劑氣氛處理，率先獲得聚噻吩主鏈垂直于基底排列的新取向方式，突破了傳統的薄膜厚度對縱向電荷遷移率的限制；系統地研究了聚噻吩模型體系的結晶動力學和熱力學行為，率先在可控溶劑氣氛/熱退火條件下實現了不同晶型之間的相互轉變，得出噻吩主鏈垂直于基底排列是熱力學穩定態的重要結論。提出利用共軛高分子的可結晶性在溶液中構建有序前驅體制備“電子墨水”的新方法，消除了熱退火等工藝對大面積器件制備工藝的限制，實現了一步法制備高結晶度、高遷移率、高光電轉化效率的光敏層工藝，形成了制備大面積聚合物太陽電池的能力。

　　率先利用3D電子掃描重建技術實現真正意義上光敏層的三維立體結構可視化，揭示了電荷在光敏層中的傳輸機制，明晰了復合薄膜光敏層凝聚態結構調控的方向，構建了激子擴散、解離、電荷傳輸和凝聚態結構之間的三維立體模型，該模型成為有機電池領域的經典模型，為聚合物太陽電池效率提升奠定了堅實基礎。 

左：可控溶劑氣氛處理裝置示意圖；中：絕緣基質增強的半導體高分子導電率及其形態；右：聚合物太陽電池光敏薄膜3D形態與模型