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科学:辉煌聚合物的发展前景

作者:强片    发布时间:2017-10-01 10:20:09    

作者:JOHN EMSLEY由英国化学家和物理学家组成的团队大大改善了由有机材料制成的发光二极管的效率他们用聚合物制造LED,其发出的光与半导体制造的传统LED一样多这种有机LED最终可用于制造平板电视破纪录的LED是由剑桥大学的物理学家Richard Friend和化学家Andrew Holmes制作的 1990年,他们发现聚合物聚(对苯基 - 亚乙烯基)或PPV夹在一对带相反电荷的电极之间时发出黄绿色光但这个实用价值不大,因为这个二极管的效率只有0.01%;即使是传统的灯泡,其效率也只有10% PPV是一种坚韧而稳定的材料,可以沉积成薄而均匀的薄膜其分子含有几个通过乙烯基(-CH = CH-)基团连接的苯环这产生了“共轭”聚合物,其中碳骨架中的所有原子都参与一系列双键形成共轭双键的一些电子可以相对容易地通过分子移动,使得到的聚合物具有出乎意料的高导电性 Friend和Holmes通过从带负电的电极向聚合物的一侧注入电子产生电致发光,同时通过另一侧的正电极去除电子,留下“空洞”在施加的电场的影响下,电子和空穴通过聚合物的共轭键迁移并最终相遇当它们结合时释放的能量将共轭键合中的电子激发到更高的能量状态当它回落到原始状态时,会发出可见光去年,Friend和Holmes展示了如何通过稍微改变其化学成分来显着改善PPV的电致发光,使其骨架上的一些苯环具有甲氧基(OCH3)这产生了一种聚合物,其发光效率为0.3%,几乎在更常用的无机LED的范围内(New Scientist,Science,1992年3月21日)这项工作的完整报告将发表在11月3日的“美国化学学会杂志”上现在,通过重新配制聚合物并找到更好的方法将电子注入其中,Friend和Holmes将效率提高到4%(Nature,vol 365,p 628)聚合物的主链保持相同的基本PPV结构,但现在它具有连接到每个环的两个己氧基(OC6H13)以改善在有机溶剂中的溶解度,因此允许其沉积在玻璃基板上新聚合物由化学家Stephen Moratti制造他将氰基基团放在骨架的乙烯基部分上,以增加聚合物对电子的亲和力这种化学修饰还缩小了负责发射光的电子能级之间的能隙同样,新聚合物会发出一系列颜色当仅存在己氧基时,光是红色的,但如果一些苯环具有硫代甲基(SCH3)基团加上长链烷氧基(OC12H25),则颜色为橙黄色此前,剑桥物理学家曾使用金属钙制成的电极作为新型LED但是钙被空气和水分侵袭,尼尔格林汉姆和唐纳德布拉德利现在已经找到了用铝电极替代它们的方法剑桥研究人员从英国科学与工程研究委员会和欧洲共同体科学预算中获得了超过100万英镑,以继续他们的研究一家名为Cambridge Display Technology的公司已经注册,

 

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