分子间力驱动各向异性打破 n 型共轭聚合物热电性能权衡关系

为解决调控共轭聚合物分子取向及优化其光电子性能的难题，研究人员开展分子间力驱动各向异性策略的研究。结果显示该策略克服了溶液处理有机热电材料中电导率与塞贝克系数的反向耦合问题，提升了功率因数和优值（figure of merit），意义重大。

　　控制共轭聚合物的分子取向是一个至关重要但又复杂的过程，这一过程能够调节其光电子性质并提升器件性能。在本研究中，提出了一种分子力驱动各向异性策略（molecular-force-driven anisotropy strategy）来调控共轭聚合物的分子取向。该策略依据汉森溶解度参数（Hansen solubility parameters）框架衡量的分子间相互作用，为共轭聚合物提供溶剂选择标准，进而使薄膜呈现出择优取向。研究展示了分子力驱动各向异性能够克服溶液处理有机热电材料（solution-processed organic thermoelectrics）中电导率与塞贝克系数（Seebeck coefficient）之间的反向耦合，这是该领域面临的一项重大挑战。动力学蒙特卡罗模拟（kinetic Monte Carlo simulations）表明，面外（edge-on）取向通过增加面内离域长度打破了这种权衡关系。对于掺杂的 n 型 2DPP - 2CNTVT:N - DMBI 体系，分子力驱动各向异性方法在室温下产生的功率因数为 115 μW?m^?1·K^?2 ，优值（figure of merit）为 0.17。该功率因数比传统掺杂方法高出 20 倍。