研究人員在開(kāi)發(fā)新型聚合物半導體時(shí)發(fā)現了意想不到的變化

伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校的化學(xué)家領(lǐng)導的一項新研究為半導體材料的開(kāi)發(fā)帶來(lái)了新的見(jiàn)解，這種材料可以做到傳統硅材料無(wú)法做到的事情——利用手性的力量，這是一種不可疊加的鏡像。

手性是大自然用來(lái)構建復雜結構的策略之一，DNA 雙螺旋也許是最受認可的例子——兩條分子鏈通過(guò)分子“主鏈”連接并向右扭曲。

在自然界中，手性分子（如蛋白質(zhì)）通過(guò)選擇性地傳輸相同自旋方向的電子來(lái)非常有效地輸送電力。

幾十年來(lái)，研究人員一直致力于在合成分子中模仿自然的手性。 由化學(xué)和生物分子化學(xué)教授 Ying Diao 領(lǐng)導的一項新研究，研究了對稱(chēng)為 DPP-T4 的非手性聚合物的各種修飾如何在聚合物基半導體材料中形成手性螺旋結構。

潛在的應用包括像葉子一樣工作的太陽(yáng)能電池、使用電子量子態(tài)更有效地計算的計算機以及捕獲三維信息而不是二維信息的新成像技術(shù)等等。

研究結果發(fā)表在《ACS Central Science》雜志上。

“我們一開(kāi)始認為，對 DPP-T4 分子的結構進(jìn)行微小的調整——通過(guò)添加或改變連接到主鏈的原子來(lái)實(shí)現——將改變結構的扭轉或扭曲，并誘導手性，”刁說(shuō)。 “然而，我們很快發(fā)現事情并沒(méi)有那么簡(jiǎn)單?！?/span>

利用 X 射線(xiàn)散射和想象，研究小組發(fā)現他們的“輕微調整”引起了材料相的重大變化。

“我們觀(guān)察到的是一種金發(fā)姑娘效應，”刁說(shuō)。 “通常情況下，分子像絞合線(xiàn)一樣組裝，但突然間，當我們將分子扭轉到臨界扭矩時(shí)，它們開(kāi)始組裝成平板或片材形式的新中間相。通過(guò)測試來(lái)了解這些結構的彎曲程度 偏振光——手性測試——我們驚訝地發(fā)現這些片材也可以扭曲成粘性手性結構?！?/span>

該團隊的發(fā)現闡明了這樣一個(gè)事實(shí)：并非所有聚合物在進(jìn)行調整以模仿手性結構中的有效電子傳輸時(shí)都會(huì )表現相似。 該研究報告說(shuō)，不要忽視形成的復雜中間相結構，以發(fā)現未知的相，這些相可以帶來(lái)以前無(wú)法想象的光學(xué)、電子和機械性能，這一點(diǎn)至關(guān)重要。