由电化学掺杂驱动的无侧链n型梯型半导体的水合作用
材料科学
2023-01-13 v1 软凝聚态物质
摘要
我们研究了梯型聚合物聚苯并咪唑苯并菲咯啉（BBL）的有机电化学晶体管（OECTs）性能，试图更好地理解一个显然疏水的无侧链聚合物如何能在水环境中作为具有良好氧化还原动力学的OECT工作。我们考察了来自不同源头的两种不同分子质量的BBL。两种BBL在初始还原步骤中均表现出显著的薄膜溶胀。通过结合电化学石英晶体微天平（eQCM）称重、原位原子力显微镜（AFM）以及离位与原位掠入射广角X射线散射（GIWAXS），我们提供了BBL在无任何亲水侧链情况下电化学电荷注入过程的详细结构图像。与离位测量相比，原位GIWAXS显示出比先前所认识到的更大的电化学掺杂溶胀，以及更少的去掺杂收缩。数据显示，BBL薄膜经历由初始电化学掺杂循环驱动的不可逆水合，伴随显著的水保留与层状膨胀，并在后续氧化/还原循环中持续。该溶胀创造了亲水环境，促进了在许多其他聚合物体系中使用的亲水侧链缺失情况下的后续快速水合离子传输。由于其刚性梯型骨架与亲水侧链的缺失，BBL的主要水吸收并未显著降解结晶有序度，且原始脱水、未溶胀状态可在干燥后恢复。掺杂诱导的亲水性与稳健结晶有序度的结合带来了高效离子传输与良好稳定性。
引用
@article{arxiv.2211.01517,
title = {Hydration of a side-chain-free n-type semiconducting ladder polymer driven by electrochemical doping},
author = {Jiajie Guo and Lucas Q. Flagg and Duyen K. Tran and Shinya E. Chen and Ruipeng Li and Nagesh B. Kolhe and Rajiv Giridharagopal and Samson A. Jenekhe and Lee J. Richter and David S. Ginger},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.01517},
year = {2023}
}
备注
24 pages, 5 figures