此研究將「部分側鏈截短」與「互補作用」應用於共軛高分子P(NDI2OD-T2)。「部分側鏈截短」是指用短側鏈部分取代長側鏈,從而產生同時具有長短側鏈的高分子結構。我們將含有naphthalene diimide (NDI)基團及3-(dimethylamino)propyl (Dmap)側鏈的NDIDmap引入到P(NDI2OD-T2)中,並合成出多種共聚物(如圖1所示)。隨著共聚物中NDIDmap含量的增加,高分子的π堆疊變得更加等向,有助於提升電荷傳輸效率(如圖2所示)。
在「互補作用」中,NDI基團與tris(pentafluorophenyl)borane (BCF)之間的N–B配位相互作用增強了高分子的π堆疊,進一步延長了π堆疊的相干長度。然而,儘管相干長度增加,電子遷移率並未顯著提升,這一結果挑戰了傳統觀點中認為長程π堆疊是決定共軛高分子電荷傳導的重要因素。作為對比,加入電子性質不同的triphenylamine (TPA)作為添加物,其對薄膜微結構與電荷傳輸的影響與BCF顯著不同。
總結而言,此研究展示了「部分側鏈截短」和「互補作用」在以NDI為基底的共軛高分子中的應用及其對薄膜微結構和電荷傳導行為的影響,進一步豐富了對共軛高分子結構與性能關聯的理解。(高分子所賴育英教授提供)
圖1 P(NDI2OD-T2)及其衍生物的化學結構 (2-OD:2-辛基十二烷基)。
圖2 透過部分側鏈截短增加高分子π堆疊的等向性。