高极性基团与超分子有序性使无延展 {\pi} 体系的有机材料实现电荷注入与长程导电
材料科学
2025-11-18 v2
摘要
有机材料中的电子导电性已得到充分确立。在(准)零维、一维、二维和三维碳基材料中均观察到了半导体和金属行为,并应用于广泛的商业器件中。尽管其结构具有很大的多样性,但这些材料通常具有一个延展的 {\pi} 体系,该体系由双位数的共轭 sp2 杂化碳原子组成,负责实现导电性。在此,我们提出了一类有机分子材料,尽管缺乏延展的 {\pi} 体系,但它们在准一维小有机分子的超分子堆叠中表现出明显的直流导电性。长程导电性是通过从最高占据分子轨道中移除一个电子(即氧化),随后在相邻分子间发生电荷转移来实现的。薄膜器件上的开尔文探针力显微镜(KPFM)表明,由于界面偶极子将相关分子轨道能级移动了高达 2 eV,由此产生的传输带仅在能量上才变得可从触点进行电荷注入。长度超过数微米的纤维状超分子聚合物形式的长程有序性增强了宏观导电性,但这并非必需。尽管电流密度适中,这项工作为非 {\pi} 共轭导电性的现有知识体系提供了令人信服的解释,并提出了一种赋予有机材料导电性的新途径。
引用
@article{arxiv.2506.02673,
title = {Highly polar groups and supramolecular order enable charge injection and long-range conductivity in organic materials without extended {\pi}-systems},
author = {H. Mager and A. A. Butkevich and S. Klubertz and S. V. Haridas and O. Shyshov and V. C. Wakchaure and J. Borstelmann and I. Michalsky and M. García-Iglesias and V. Rodríguez and D. González-Rodríguez and A. R. A. Palmans and M. Kivala and M. von Delius and M. Kemerink},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.02673},
year = {2025}
}
备注
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