最近,科学界有个大新闻!一群来自不同国家的科研人员,合力创造出了一种神奇的超薄聚合物,它竟然能像金属一样导电,这可太让人惊讶啦!
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咱们都知道,在科技领域,导电材料特别重要。导电聚合物,像聚苯胺、聚噻吩和聚吡咯这些,因为又轻又有弹性,价格还便宜,一直被大家寄予厚望,希望它们能替代传统的半导体和金属材料。但是呢,导电聚合物有个大麻烦,就是它们在传输电荷的时候效率不高,尤其是在聚合物链条之间传递电荷的时候,这就像一条路上车太多,老是堵车一样,严重影响了它们的性能,所以在实际应用中,推广起来有点困难。
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不过现在,这个难题被攻克啦!中国科学院宁波材料技术与工程研究所、德累斯顿工业大学,还有其他一些科研机构的研究人员一起努力,找到了新办法。他们在水的表面,借助一种叫阴离子表面活性剂的东西,引导苯胺发生二维聚合反应,成功制造出了多层二维聚苯胺(2DPANI)晶体。
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这个 2DPANI 晶体可不简单,它的面积有 130 - 160 平方微米那么大,厚度只有几十到几百纳米,特别薄。它的内部结构就像精心搭建的小格子,有柱状的 π 阵列,层与层之间的距离只有 3.59 埃,还是菱面体晶格结构呢。这样独特的结构,让它内部的电子能 “跑” 得特别顺畅,电子自旋共振光谱和一些理论计算都证明了这一点。
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在导电性能方面,这个晶体的表现简直太出色了!它的直流电导率能达到大约 200S/cm ,而且还有个有趣的现象,就是在不同方向上导电能力不一样。垂直方向的电导率大概是 7S/cm,水平方向是 16S/cm。更神奇的是,温度越低,它垂直方向的导电性能反而越好,这可是金属才有的特性。
这次的研究成果意义重大,它成功解决了导电聚合物电荷传输慢的问题,还为研究三维金属导电性打开了新思路。以后,在制作电极、给电子设备做电磁屏蔽,还有制造传感器这些方面,这种超薄聚合物说不定都能大显身手呢!这项研究成果已经发表在《Nature》杂志上了,背后还有中国国家自然科学基金等很多机构的支持。相信在不久的将来,这项技术会给我们的生活带来更多惊喜,大家是不是和我一样期待呢?
参考资料:DOI: 10.1038/s41586-024-08387-9