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  共軛聚合物的多級組裝結(jié)構(gòu)包括單鏈構(gòu)象，溶液聚集態(tài)，固態(tài)微觀結(jié)構(gòu)以及器件結(jié)構(gòu)。理解共軛聚合物多級組裝結(jié)構(gòu)的演變過程對于深入理解其電荷傳輸行為具有非常重要的意義。然而，多級組裝結(jié)構(gòu)跨越了從埃到厘米的廣泛空間維度，其詳細(xì)表征具有一定挑戰(zhàn)性，多級組裝結(jié)構(gòu)與器件性能之間的構(gòu)效關(guān)系也不夠明確。

圖1、異靛藍(lán)基寡聚物與聚合物鏈構(gòu)象差異。a, 異靛藍(lán)基寡聚物與聚合物化學(xué)結(jié)構(gòu)。b, 寡聚物合成過程示意圖。c, 三種聚合物提純過程示意圖及相應(yīng)多級組裝結(jié)構(gòu)演變示意圖。d, (IID-DT)₅-IID, IIDDT₁₉, IIDDT₅₇和IIDDT₉₉冷凍電鏡圖像中纖維長度平均分布情況。紅線表示具有不同單體數(shù)目的單根鏈的理論長度。

圖2、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)在溶液中的解聚/聚集動態(tài)過程可視化。a, 石墨烯液體袋制作過程示意圖。b, IIDDT₁₉解聚過程的代表性圖像。c, 圖b相應(yīng)的二進(jìn)制圖像。d, 寡聚物和聚合物的變溫吸收光譜中光學(xué)帶隙隨溫度變化情況。e-i, 0.01 g L^-1的寡聚物與聚合物氯萘溶液的變溫吸收光譜。

圖3、溶液聚集態(tài)結(jié)構(gòu)與薄膜微觀形貌可視化。a, 三種聚合物的凍干AFM圖像。b, 三種聚合物的凍干AFM圖像中纖維直徑分布。c, 三種聚合物的薄膜TEM圖像。d, 三種聚合物的薄膜TEM圖像中纖維直徑分布。

圖4、共軛分子體系的電荷傳輸行為。a, 鏈長度相關(guān)的遷移率變化情況。b, 鏈長度相關(guān)的最大摻雜電導(dǎo)率變化情況。

  該項(xiàng)工作為共軛分子體系多級組裝結(jié)構(gòu)與器件電學(xué)性質(zhì)之間的構(gòu)效關(guān)系提供了更深入的理解，為優(yōu)化有機(jī)電子器件的性能提供了普適有效的策略。該工作以“Visualizing the multi-level assembly structures of conjugated molecular systems with chain-length dependent behavior”為題發(fā)表在Nature Communications期刊上，文章第一作者為北京大學(xué)博士研究生周洋洋，該研究得到國家自然科學(xué)基金委的支持。

  原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-39133-w

  參考文獻(xiàn)：Zhou, Y.-Y.; Xu, Y.-C.; Yao, Z.-F.; Li, J.-Y.; Pan, C.-K.; Lu, Y.; Yang, C.-Y.; Ding, L.; Xiao, B.-F.; Wang, X.-Y.; Shao, Y.; Zhang, W.-B.; Wang, J.-Y.; Wang. H.; Pei, J. Visualizing the multi-level assembly structures of conjugated molecular systems with chain-length dependent behavior. Nat Commun 14, 3340 (2023).