在共轭高分子中,共轭主链提供了电荷载流子传输的通道。而侧链最初是为了改善高分子在有机溶剂中的溶解度而引入的,但近期的研究也表明侧链可显著影响主链堆积,从而影响光电性能。侧链的强结晶行为可能会限制共轭主链的有序π−π堆积,甚至降低共轭主链的平面度,限制电荷传输。由于主链和侧链在分子结构和物理化学性质上的巨大差异,特别是分子堆积距离和堆积模式的不同,主链和侧链的不同结晶行为使得它们难以实现共同结晶。
迄今,该领域仍没有理论来描述:(1)共轭主链如何与侧链连接;(2)共轭主链和侧链之间的连接片段如何影响高分子结晶和电荷传输。基于以上科学问题,北京大学化学与分子工程学院的裴坚课题组提出了一个全新的概念,即缓冲链模型,来描述共轭主链和侧链之间的关键化学结构(图1)。在该模型中,主链和侧链通过缓冲链连接,并且可以分别结晶以形成有序堆积。在这种情况下,缓冲链可以充当柔性连接片段,减轻主链和侧链两种结构之间的相互限制并提供足够的自由环境以形成链间的电荷传输通道。因此,对于强结晶高分子,特别是那些具有长烷基链的共轭高分子,可能需要更长的缓冲链来支持主链形成有序分子堆积和微观结构。
Zi-Di Yu, Yang Lu, Ze-Fan Yao, Hao-Tian Wu, Zi-Yuan Wang, Chen-Kai Pan, Jie-Yu Wang, Jian Pei
该工作得到了北京大学化学与分子工程学院、北京分子科学国家研究中心、国家自然科学基金委、北京市教委的资助。
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202405139