掺杂是提升各种有机电子器件性能的重要策略。然而,在许多情况下,共轭聚合物中掺杂剂的随机分布会导致聚合物微结构的破坏,严重限制了电子器件的可实现性能。本文表明,通过离子交换掺杂聚噻吩基 P[(3HT) 1-x -stat-(T) x ](x = 0(P1)、0.12(P2)、0.24(P3)和 0.36(P4)),无规共聚物 P3 实现了 > 400 S cm − 1 的极高电导率和 > 16 μ W m − 1 K − 2 的功率因数,使其成为有史以来报道的基于未排列的 P3HT 薄膜中最高的电导率之一,明显高于 P1(< 40 S cm − 1 、< 4 μ W m − 1 K − 2)。尽管两种聚合物在原始状态下都表现出相当的场效应晶体管空穴迁移率≈0.1 cm 2 V − 1 s − 1,但掺杂后,霍尔效应测量表明 P3 表现出高达 1.2 cm 2 V − 1 s − 1 的霍尔迁移率,明显优于 P1(0.06 cm 2 V − 1 s − 1)。GIWAXS 测量确定掺杂 P3 的平面内𝝅 – 𝝅堆叠距离为 3.44 Å,明显短于掺杂 P1(3.68 Å)。这些发现有助于解决 P3HT 中长期存在的掺杂剂诱导无序问题,并作为在高掺杂聚合物中实现快速电荷传输以实现高效电子器件的典范。
摘要:通过电吡咯(PPY)或聚(3,4-乙基二氧噻吩)(PEDOT)成功制造了柔性电活性纤维素的底物(PEDOT),在硫酸钠硫酸钠(SDS)的存在下,在铂金糖纤维蛋白纤维素蛋白酶底物上。结果表明,将导电聚合物均匀地沉积在铂涂层的纤维素底物上,而不会损害基质的sublosro粗糙度地形。实际上,通过在纤维素纸的各个纤维上沉积导电聚合物的沉积,这在调节细胞粘附,增殖和迁移方面非常重要。通过支持永生的人角质形成细胞(HACAT细胞)的附着和增殖,各种基于纤维素的论文表现出良好的机械和结构特性以及良好的细胞相容性。此外,事实证明,铜(Cu 2+)和锌(Zn 2+)离子已成功地掺入这些PPY-和PEDOT-纤维素底物中。PEDOT导致Cu 2+和Zn 2+离子的掺杂较高,这通过离子释放研究证实。与PPY-纤维素底物相比,PEDOT-纤维素底物表现出明显更高的机械性能,更好的初始细胞附着和更高的电化学电容。总体而言,结果表明,PEDOT-纤维素底物可能是智能皮肤敷料的更好选择,皮肤和人造设备之间的集成接口或可植入的电子材料。
我们研究了在黄铁矿 (FeS 2 ) 上生长的铁和硫氧化、极嗜热酸的古菌 Metallosphaera sedula 的代谢组。由于细胞与矿物材料之间紧密接触和相互作用,从这些微生物中提取有机物是一项重大挑战。因此,我们应用了一种改进的方案来破坏微生物细胞并将其有机成分与矿物表面分离,通过液液萃取提取亲脂性化合物,并使用 MALDI-TOF MS 和 UHPLC-UHR-Q/TOF 进行代谢组学分析。通过这种方法,我们确定了几种参与中心碳代谢和古菌中发现的改良 Entner-Doudoroff 途径的分子、硫代谢相关化合物以及参与 M. sedula 适应极端环境(如金属耐受性和耐酸性)的分子。此外,我们还确定了参与微生物相互作用的分子,即通过生物膜形成进行的细胞表面相互作用和通过群体感应进行的细胞间相互作用,这依赖于信使分子进行微生物通讯。此外,我们利用高级化合物识别软件(MetaboScape)成功提取并识别了不同的饱和噻吩醌。这些醌是 M. sedula 的呼吸链电子载体,具有在极端环境条件下进行生命检测的生物标志物潜力。
Exophiala spinifera 菌株 FM 是一种黑酵母和黑色素子囊菌,利用二苯并噻吩 (DBT) 作为唯一硫源,显示出对石油进行生物脱硫的潜力。然而,由于对 E . spinifera 的基因组测序和代谢了解有限,参与这一过程的具体途径和酶仍不清楚。在本研究中,我们对 E . spinifera FM 的完整基因组进行了测序,以构建该生物的第一个基因组规模代谢模型 (GSMM)。通过生物信息学分析,我们确定了可能参与有害污染物 DBT 脱硫和降解途径的基因。我们专注于了解硫同化途径中代谢物相关的成本,以评估经济可行性、优化资源配置并指导代谢工程和工艺设计。为了弥补知识空白,我们开发了 E . spinifera 的基因组规模模型 iEsp1694,从而能够全面研究其代谢。该模型根据生长表型和基因必需性数据进行了严格验证。通过影子价格分析,当使用 DBT 作为硫源时,我们鉴定出昂贵的代谢物,例如 3'-磷酸-5'-腺苷酸硫酸盐、5'-腺苷酸硫酸盐和胆碱硫酸盐。iEsp1694 包含芳香族化合物的降解,这是理解该菌株泛代谢能力的关键第一步。
碳聚合物广泛应用于航空航天、电子、[1–4] 太阳能电池技术、[5–9] 太阳能水净化、[10] 电池(如超级电容器)[11–14] 和生物医学工程(如记录和刺激电极涂层、药物输送、组织工程支架)。[15–21] 这些聚合物固有的导电性来源于它们的化学结构,该结构由重复的单键和双键(π-π)碳键交替链组成,允许电子沿着聚合物主链自由移动。此外,这些材料可以通过几种工艺(如化学、电化学、光子)进行掺杂,通过极化子的积累有效地提高它们的电导率。[22] 除了出色且可调的电性能外,碳聚合物还是一种经济高效的金属替代品,可生物降解、生物相容性好,可以通过多种工艺合成,并可以涂覆在不同类型的基材上。在研究最多的 CP 中,我们发现了聚吡咯 (PPy)、聚苯胺 (PANI) 和聚(3,4-乙烯二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐 (PEDOT/PSS)。所有这些 CP 都已广泛应用于生物医学应用,用于生物电测量、电刺激、药物输送以及生物致动器和生物传感器。[23–27] 特别是,由于 PEDOT 的高电化学稳定性和三维结构,在过去十年中,将其用作刺激电极涂层一直是研究的中心。
目前对可降解亚胺基聚合物半导体分子设计原理的理解仅限于半结晶聚合物形态。在此,我们设计并合成了一类基于吲哚并二噻吩 (IDT) 单元的新型可降解纳米晶体半导体聚合物,所用方法比常用的 Stille 缩聚反应毒性更小。由于可降解 IDT 基聚合物薄膜缺乏长程有序性,我们表明,在保持与可降解半结晶二酮吡咯并吡咯 (DPP) 基对应物相似的电子性能的同时,可以实现增强的拉伸性。通过紫外-可见光谱、凝胶渗透色谱、核磁共振光谱和石英晶体微天平进行的降解研究表明,IDT 基聚合物的降解速度比半结晶 DPP 基聚合物快几个数量级(在溶液中数小时内,在薄膜中一周内)。此外,与半结晶 DPP 基聚合物相比,IDT 基聚合物可以在更温和的酸性条件(0.1 M HCl)下降解,这类似于人体内的酸性环境,并且允许从合成到降解的条件更加环保。我们的工作加强了我们对聚合物半导体结构-降解特性关系的理解,并为可触发、按需降解的瞬态电子器件铺平了道路。
聚合物和小分子混合薄膜在有机电子器件,尤其是有机太阳能电池中具有极高的应用价值。普通 P3HT 和最先进的 Y 系列非富勒烯受体 (NFAs) 的混合物具有很高的可混溶性,可以抑制相分离和聚集,从而抑制电荷分离和传输。在最近的一项研究中,引入了电流诱导掺杂 (CID),这是一种精确控制溶液中聚 (3-己基噻吩) (P3HT) 聚集的方法。本文使用溶液中高度有序的预聚集来控制纯膜和与 Y12 (BTP-4F-12) 的混合物中的 P3HT 聚集。这使得 P3HT 有机场效应晶体管 (OFET) 器件中的空穴迁移率提高了 25 倍,并且在 Y12 存在下 P3HT 聚集体质量可以在大范围内可调。同时,特别是 Y12 长程有序性因 P3HT 聚集性的增加而受到严重抑制。然而,溶剂蒸汽退火 (SVA) 可导致 Y12 有序性极高,Y12 晶体取向发生变化,P3HT 聚集性进一步改善。因此,仅通过改变加工参数而不改变材料系统的组成,就可以在最终薄膜中获得两种材料不同程度的聚集。
冰形成检测在电信和航空药物中很重要,例如,飞机翅膀上的冰影响其空气动力学性能,并导致致命的事故。尽管存在许多类型的传感器,但探索冰的电阻传感器的探索很差。但是,由于它们的简单性以及在大面积上安装一系列传感器以绘制机翼上的冰层的可能性,因此它们具有吸引力。湿气离子导体已被证明用于电阻冰的传感,但它们的高电阻阻止了传感器阵列的读数。在这项工作中,混合离子电源聚合物导体(MIEC)在第一次进行冰检测时被考虑。聚合物混合物聚(3,4-乙二醇二噻吩):聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)溶液沉积在一对电极上。传感器在水液体之间的过渡阶段中显示出电阻的突然上升。提出,pedot中的形态和电子传输会受到冰冻事件的影响,因为在形成冰晶时,富含PSS的相中的吸收水会在PSS富时进行扩张。在航空应用中,进行了在航空级和冷冻检测的预先序列层中的感应层整合的成功测试,以验证冰的检测原理。
摘要:二维共价有机框架(2D COF)含有杂型琴,从理论上鉴定为具有可调的,dirac-cone的带状结构的半导体,预计可为下一代弹性电子的高电荷运输能力提供理想的高电荷机动性。但是,这些材料的批量合成很少,现有的合成方法提供了对网络纯度和形态的有限控制。在这里,我们报告了苯甲酮 - 伊米氨酸保护的氮基因(OTPA)(OTPA)和苯二噻吩二醛(BDT)之间的转介反应,该苯二醛(BDT)提供了一个新的半导体COF网络OTPA-BDT。将COF作为多晶粉和具有控制晶体方向的薄膜。暴露于适当的P型掺杂剂Tris(4-溴苯基)六氯乙酸苯甲酸苯二氧化苯甲酸酯后,将氮化基因淋巴结很容易被氧化为稳定的自由基阳离子,此后,网络的结晶度和方向得以维持。面向孔掺杂的OTPA-BDT COF膜表现出高达1.2×10 –1 s cm –1的电导率,这是迄今为止据报道的最高报告的亚胺连接2D COF。
摘要:我们报告了沉积在石墨烯上的 5,5′-双(萘-2-基)-2,2′-联噻吩 (NaT2) 薄膜的微观结构、形貌和生长,以掠入射 X 射线衍射 (GIXRD) 为特征,并辅以原子力显微镜 (AFM) 测量。NaT2 沉积在两种类型的石墨烯表面上:定制样品,其中我们将化学气相沉积 (CVD) 生长的石墨烯层转移到 Si/SiO 2 基底上,以及常见的商业转移 CVD 石墨烯到 Si/SiO 2 上。原始 Si/SiO 2 基底用作参考。NaT2 晶体结构和取向在很大程度上取决于下面的表面,分子主要位于石墨烯表面(面向取向),并在 Si/SiO 2 参考表面上几乎位于平面外(边缘取向)。生长后的 GIXRD 和 AFM 测量表明,晶体结构和晶粒形态会根据石墨烯表面是否有聚合物残留而有所不同。原位 GIXRD 测量表明,在沉积过程开始时,结晶边缘相的 (111) 反射强度的厚度依赖性不会与零相交,这表明在表面 - 薄膜界面处形成了对应于 1-2 个分子层的初始润湿层。相比之下,在整个沉积过程中,结晶正面相的 (111) 反射强度以恒定的速率作为薄膜厚度的函数增长。■ 简介