より堅牢なソフトエレクトロニクスのための化学アプローチ
共役ポリマーを研究するための新しいアプローチにより、研究者は初めて、重合反応中の個々の分子の機械的および速度論的特性を測定することができました。
共役ポリマーは本質的に、電子を伝導して光を吸収することができるバックボーンに沿って張られた分子のクラスターです。これにより、ウェアラブル電子デバイスなどのソフトオプトエレクトロニクスを作成するのに最適です。ただし、これらのポリマーは柔軟性がありますが、凝集して溶液から脱落するため、大量に研究することは困難です。
磁気ピンセットと呼ばれるこのアプローチにより、研究者は共役ポリマーであるポリアセチレンの個々の分子を伸ばしたりねじったりすることができます。以前のアプローチは、構造が原子の官能基で修飾される化学的誘導体化に依存していました。ただし、そのアプローチはポリマーの固有の特性に影響を与える可能性があります。
このプロセスは、ポリマーストランドの一方の端をガラスのカバースリップに固定し、もう一方の端を小さな磁性粒子に固定することによって機能します。次に、研究者は磁場を使用して共役ポリマーを操作し、それを伸ばしたりねじったり、成長する単一のポリマー鎖の応答を測定します。量が非常に少ないため、通常のバルク量とは異なり、溶液に溶けます。
チームは、数十万のモノマー単位で構成される共役ポリマーの鎖がリアルタイムで成長する時間を測定しました。彼らは、ポリマーが毎秒新しいモノマーを追加することを発見しました。これは、非共役類似体よりもはるかに速い成長です。個々の共役ポリマーを引っ張ったり伸ばしたりすることで、いわゆる力の伸びの測定により、研究者はそれらの剛性を評価し、共役を維持して電子伝導性を維持しながら、さまざまな方向に曲がる方法をよりよく理解することができました。
彼らはまた、ポリマーが個々の鎖から次の鎖へと多様な機械的挙動を示すことを発見しました。これは理論によって予測されたが、実験的には観察されなかった挙動です。調査結果は、さまざまな用途での共役ポリマーの独自性と、合成材料での単一分子操作およびイメージング技術の使用の強みの両方を浮き彫りにしています。
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