通过液相方向性分子组装形成半导体聚合物的长程有序

分子间相互作用是决定溶液加工半导体聚合物薄膜形貌的关键因素。然而，这些随机相互作用常常导致无序或短程有序结构。由于当前技术对微观相互作用控制有限，实现这些薄膜的长程有序一直是挑战。本文提出一种分子层面的方法，利用溶剂、 solute 和基底之间分子动力学的空间匹配，以诱导弱键合聚合物的方向性分子组装。在聚合物侧链与自组装单层 monolayer (SAM) 之间优化的 2.5 Å 动态尺度下，我们的方法将随机聚集转化为单向纤维，其各向异性堆积比率从 1 提升至 11。基于弗罗西-赫金斯分子堆积模型准确预测了不同 SAM 上结构的转变，经形貌和光谱观测验证。增强的结构有序跨越长度尺度提升了三个数量级，从最小的 7.3 纳米随机晶体到亚毫米区域上的 >14 微米单向纤维。总体而言，本研究提供了对复杂分子相互作用控制的见解，为基于溶液的工艺提供了更大的分子层面可控性。