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[成就] 汉阳大学与韩国交通大学的共同研究组发现在共液高分子溶液中的分子兴奋剂反应原理
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  • 2023-02-02 13:54:01

  汉阳大学于20日表示,汉阳大学能源工程学系的张在荣教授、汉阳大学有机纳米工程学系的郑仁焕教授、韩国交通大学的郑溶镇教授的研究组发现了在溶液中发生的共液高分子的分子兴奋剂反应原理。


  该技术以可以提高由能量收集元件、有机发光二极管(OLED)、有机晶体管等共轭高分子组成的多种电子元件的性能,简化了原有的技术,因此有望降低生产费用。

  由多个碳原子的连续反复形成单双键的共轭结构是赋予有机物半导体特性的核心结构。 在各种有机物中,像塑料一样具有无数共液结构的单体反复连接的共液聚合物具有弯曲或拉伸的特性,被研究为可穿戴电子元件的核心材料。特别是为了控制共轭高分子的特性,混合分子形态的添加剂的"分子兴奋剂(molecular doping)"技术最近受到了很多研究者的关注。

  在几种添加剂中,"‘2,3,5,6-tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane"(以下简称F4TCNQ)是一种氧化性强、化学稳定性好的物质。尽管对使用F4TCNQ的兴奋剂反应进行了大量研究,但对溶液中发生的兴奋剂反应的了解仍然不足。 另外,有人提出有必要采用"溶液混合法(solution mixing)",在溶液中混合共液高分子和添加剂,从而简化技术流程并以此降低成本。

  共同研究组为了解开F4TCNQ的溶液相兴奋剂反应原理的谜题,进行了合成3种主链结构相同但侧链不同的共轭聚合物的实验。主链具有共轭结构,起到电荷移动通道的作用,侧链附着在主链上,将高分子溶解在溶剂中。

  研究组通过调节侧链,改变了三种高分子的溶解度。结果发现,溶解度越低的高分子在溶液中聚集的现象就越多,高分子聚集得越多,就会发生更有效的兴奋剂反应。当使用这样掺杂的聚合物溶液涂覆薄膜时,有效的掺杂增加了用作通道的主链中的电荷的数量,从而改善了薄膜的导电性和热电特性。

  研究组通过此次研究,证明了侧链不仅可以单纯地赋予共液高分子溶解度,还可以通过控制溶液中的凝聚程度来提高兴奋剂效率,进而大幅提高有机热电元件的性能。

  此次研究的意义在于,可促进开发溶液上的兴奋剂效率的技术,提高共液高分子基础电子元件的性能,简化技术流程,并以此节约制作费用。

  张在荣教授表示:"如果能好好地利用此次研究成果,将有助于理解共液高分子的侧链对溶液上兴奋剂反应的影响,同时带来引进大面积溶液工程,节约成本等好处,在产业上也将起到很大的作用。"

  作为科学技术信息通讯部的分支(先导研究中心支援事业、中坚研究者支援事业、基础研究室事业、纳米及材料技术开发事业、人工智能研究生院支援事业),在韩国研究财团的支援和汉阳大学校内研究支援事业的支援下进行的此次研究刊登在材料科学领域的世界权威杂志《Advanced Functional Materials》12月刊上,并被选为该期的封面论文。

张在荣教授

张在荣教授


张在荣教授组发现的兴奋剂原理的模式图

张在荣教授组发现的兴奋剂原理的模式图


어드밴스드 펑셔널 머터리얼스 12월호 표지(Inside cover)  《Advanced Functional Materials》十二月刊封面

《Advanced Functional Materials》12月刊封面(Inside cover)

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