近日，從中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所獲悉，該所張濤團(tuán)隊(duì)聯(lián)合德國(guó)德累斯頓工業(yè)大學(xué)等科研團(tuán)隊(duì)，首次制備出一種多層堆疊的二維聚苯胺（2DPANI）晶體，為導(dǎo)電聚合物材料研究開辟新途徑。相關(guān)研究成果發(fā)表在國(guó)際期刊《自然》上。

　　導(dǎo)電聚合物是具有導(dǎo)電能力的有機(jī)聚合物，由于其生成成本低、密度小、成膜性能好、機(jī)械柔韌性較高，并且具備廣泛的化學(xué)功能性，有望成為制備下一代有機(jī)電子器件的核心材料。

　　電荷在導(dǎo)電聚合物薄膜中的傳輸效率對(duì)其應(yīng)用性能具有決定性作用，其中電荷在不同聚合物鏈之間的跳躍作用是整體材料傳導(dǎo)的關(guān)鍵?！皹?gòu)筑具有二維晶體結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電聚合物是優(yōu)化其電學(xué)性質(zhì)的關(guān)鍵。”中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所張濤研究員介紹，“為了實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離電荷傳輸，我們將線性導(dǎo)電聚合物鏈排列成高度有序的二維晶體材料。在該二維結(jié)構(gòu)中所有聚合物鏈處于平面拓?fù)浣宦?lián)構(gòu)象，這將為鏈間電荷傳輸提供多種途徑，并有效規(guī)避單個(gè)聚合物鏈結(jié)構(gòu)缺陷所造成的電荷陷阱。”

　　該材料由柱狀π陣列構(gòu)成，層間距約為3.59埃，并由交織的聚苯胺鏈形成周期性菱面體晶格。電子自旋共振光譜揭示了2DPANI晶格中顯著的電子離域現(xiàn)象。研究顯示，2DPANI中的面內(nèi)二維共軛和由氯橋連接的層堆疊促進(jìn)的強(qiáng)層間電子耦合共同作用，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的導(dǎo)電性能。 

　　為評(píng)估單個(gè)晶體的導(dǎo)電性，科研團(tuán)隊(duì)采用太赫茲和紅外納米光譜技術(shù)，揭示了該材料具有德魯?shù)滦蛯?dǎo)電性，并以紅外等離子體頻率推算出其導(dǎo)電率約為200 S/cm。通過測(cè)量該材料在垂直及橫向微器件中的電荷傳輸行為，科研團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，其具備約7 S/cm的面外電導(dǎo)率和約16 S/cm的面內(nèi)電導(dǎo)率，展現(xiàn)出各項(xiàng)異性的三維電荷傳輸特性。此外，該材料還顯示出隨溫度降低導(dǎo)電性增強(qiáng)的特性，證明了其獨(dú)特的面外金屬性電荷傳輸行為。

　　據(jù)介紹，通過優(yōu)化這種多層堆疊的二維導(dǎo)電聚合物的結(jié)構(gòu)缺陷，更強(qiáng)的面內(nèi)與面外電子耦合有望實(shí)現(xiàn)。這一成果為導(dǎo)電聚合物在電極材料、電磁屏蔽、傳感器等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了廣闊前景。