
成果簡介
在2022年2月18日,美國斯坦福大學鮑哲南院士(通訊作者)等人報道了他們利用Stille交叉偶聯劑制備了具有調控聚合物結構的亞胺基半導體,用于系統探索可降解半導體聚合物的結構—性能關系。首先,作者利用由二溴官能化、噻吩側鏈的DPP(p-type diketopyrrolopyrrole)和二錫官能化噻吩-亞胺-噻吩(thiophene-imine-thiophene, TIT)單體合成了這些供體-受體(donor-acceptor, D-A)共聚物,以生產可降解的pDPP-TIT。

背景介紹
瞬態電子器件(transient electronics)因其在特定的指定壽命后或在施加外部刺激下的潛在降解能力,使其在環境和人體健康方面具有潛在應用價值。這種可降解的電子器件具有以下優勢:1)減少快速增長的電子垃圾;2)消除可植入器件的二次移除手術;3)無需回收就可以部署遠程、廣泛的傳感器的瞬態環境。在已報道的瞬態器件中,大多數由可降解的密封劑、基板和具有不可降解電子活性組件(即半導體和導體)的介電材料組成。合成聚合物是開發可降解半導體的一個有吸引力的策略,因為其能夠通過分子設計進行合理調整,以探索所需的形態、電子和降解特性。然而,由于用于高性能器件的沿聚合物骨架保持共軛的可降解化學鍵數量有限,很少報道關于可降解半導體聚合物,即與分子設計相關的半導體聚合物的降解行為尚未得到適當的研究。對聚合物設計和相應組裝在凝聚態下如何影響降解行為的理解,有助于實現具有受控、目標壽命的瞬態電子器件。
圖文速遞






小 結
綜上所述,作者系統的研究了分子設計參數對瞬態電子器件可降解亞胺基半導體聚合物壽命的影響。在文中,作者介紹了一系列基于pDPP-TIT主鏈的聚合物,并測定了側鏈支化點、分子量、親水性和三元聚合的影響。作者證明了基于支化點和Mn的聚集性以及聚合物的親水性都會影響溶液中的降解時間尺度,同時所使用的溶劑對其依賴于聚集的降解產生了巨大影響。
通過開發一種研究薄膜中聚合物降解的新方法,可以比較和量化半導體薄膜的降解,這表明在設計高性能FETs時考慮的許多參數也應該考慮到瞬態電子器件的設計中。該研究結果表明,通過三元聚合加入一小部分親水側鏈是一種潛在的有前途的分子設計方法,可以加快亞胺基聚合物半導體的降解,同時保持良好的電荷傳輸。總之,該研究為建立可降解聚合物半導體的分子設計規則奠定了基礎,從而能夠推動具有可控壽命的下一代瞬態半導體的發展。
文獻信息
Impact of Molecular Design on Degradation Lifetimes of Degradable Imine-Based Semiconducting Polymers.J. Am. Chem. Soc., 2022, DOI: 10.1021/jacs.1c12845.
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