보다 견고한 소프트 전자 장치를 위한 화학 접근 방식

공액 폴리머 연구에 대한 새로운 접근 방식을 통해 연구자들은 처음으로 중합 반응 동안 개별 분자의 기계적 및 동역학적 특성을 측정할 수 있었습니다.

공액 폴리머는 본질적으로 전자를 전도하고 빛을 흡수할 수 있는 백본을 따라 연결된 분자 클러스터입니다. 따라서 웨어러블 전자 장치와 같은 부드러운 광전자 제품을 만드는 데 완벽합니다. 그러나 유연하기는 하지만 이러한 폴리머는 응집되어 용액에서 떨어지기 때문에 대량으로 연구하기가 어렵습니다.

자기 핀셋(magnetic tweezers)이라고 불리는 이 접근 방식을 통해 연구자들은 공액 폴리머 폴리아세틸렌의 개별 분자를 늘리고 비틀 수 있습니다. 이전 접근법은 구조가 원자의 작용기로 수정되는 화학적 유도체화에 의존했습니다. 그러나 이러한 접근 방식은 폴리머의 고유한 특성에 영향을 줄 수 있습니다.

이 공정은 폴리머 가닥의 한쪽 끝을 유리 커버슬립에 부착하고 다른 쪽 끝을 작은 자성 입자에 부착하여 작동합니다. 그런 다음 연구원들은 자기장을 사용하여 공액 폴리머를 조작하고, 늘리거나 비틀고, 성장하는 단일 폴리머 사슬의 응답을 측정합니다. 양이 너무 적어서 일반적으로 대량의 양이 되지 않는 방식으로 용액에 용해됩니다.

연구팀은 수십만 개의 단량체 단위로 구성된 공액 고분자 사슬이 얼마나 긴 사슬로 자라는지 실시간으로 측정했다. 그들은 중합체가 초당 새로운 단량체를 추가한다는 것을 발견했으며, 이는 비접합 유사체보다 훨씬 더 빠른 성장입니다. 소위 힘 확장 측정이라고 하는 개별 공액 중합체를 당기고 늘림으로써 연구원들은 공액 상태를 유지하고 전자 전도도를 유지하면서 서로 다른 방향으로 구부러지는 방법을 더 잘 이해하고 강성을 평가할 수 있었습니다.

그들은 또한 폴리머가 하나의 개별 사슬에서 다음 사슬까지 다양한 기계적 거동, 즉 이론으로 예측했지만 실험적으로는 관찰되지 않은 다양한 기계적 거동을 나타냄을 발견했습니다. 이 발견은 다양한 응용 분야에 대한 공액 폴리머의 독창성과 합성 물질에 대한 단일 분자 조작 및 이미징 기술 사용의 강점을 모두 강조합니다.