Science Advances: 通过印刷流体调节共轭聚合物的构象，组装和电荷传输性质
Yolerz
共轭聚合物的光学和电子特性高度依赖于聚合物构象和多尺度形态，因为电荷传输依赖于沿聚合物主链（链内）和链（链间）的π电子离域。其中，平面化的骨架可以延长有效的π-共轭长度并增强链内电荷离域，这对于实现无障碍和高电荷载流子迁移率是必不可少的。分子设计已被广泛地应用于调整骨架扭转和电子结构。例如，设计非共价相互作用如硫属元素-硫属元素或氢键相互作用以增强骨架共面性。除了合成方法之外，还开发了物理的后处理方法，以增强已沉积膜中共轭聚合物的平面性，例如机械摩擦和施加静水压力。然而，之前没有报道过用于控制骨架平面性和随后多尺度组装过程的简单且普适性的方法。
流体流动仍然是一种很少探索用于调节共轭聚合物的构象和薄膜形态的方法，尽管它们在所有溶液加工技术中无处不在。另外，由于工业上相关的塑料加工，已经广泛研究了柔性聚合物（如聚乙烯）。特别是，柔性聚合物的流体诱导结晶得到了很好的研究，并且可以通过促进聚合物链构象熵的降低来预测。但这种知识不能直接转移到半柔性、结构复杂的共轭聚合物上，虽然最近的研究提到或推测了处理流体在结晶、微相分离和共轭分子排列中的重要作用，但是先前没有关于流体诱导的构象变化和流体改变共轭聚合物组装途径的报道。此外，关于流动如何影响共轭聚合物构象和组装的见解仍然匮乏。
伊利诺伊大学Kyung Sun Park和 Justin J. Kwok团队报道了一个意外的发现，即印刷流体能够使共轭聚合物平面化，从而改变液晶介导的组装路径，从而在很大程度上调节它们的电子特性。扭曲-平面分子构象变化伴随着从手性、Z字形孪晶域到非手性，高度排列的薄膜形态发生显著的形态转变，得到的更高共轭长度和主链排列导致显著增强的场效应迁移率和电荷传输各向异性，因此电荷载流子迁移率增加四倍。此外，研究者进一步阐明，这种剧烈的形态转变起源于在骨架平面化时去除了液晶相的扭曲键。
通过这个例子表明，流体导向装配，一种在增材制造中普遍存在的现象，能够在分子尺度为调节功能材料的结构和性质提供机会。
Kyung Sun Park, Justin J. Kwok, Rishat Dilmurat, Ge Qu, Prapti Kafle, Xuyi Luo, Seok-Heon Jung, Yoann Olivier, Jin-Kyun Lee, Jianguo Mei, David Beljonne, Ying Diao, Tuning conformation, assembly, and charge transport properties of conjugated polymers by printing flow, Science Advances, 2019.
DOI: 10.1126/sciadv.aaw7757
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