Spin Relaxation Mechanism in a Highly Doped Organic Polymer Film
本文系统地研究了高掺杂有机聚合物薄膜中的自旋电流输运和弛豫机制。在这项研究中，我们已经确定了自旋扩散长度（SDL），自旋寿命，和自旋扩散常数，通过使用不同的实验技术。从电子顺磁共振实验估计的自旋寿命是远远短于以前的预期超出了实验的模糊性。这表明，显着大的自旋扩散常数，这是合理地解释了在简并半导体中的跳跃输运机制，存在于高掺杂的有机半导体。计算的SDL使用的自旋寿命和自旋扩散常数估计从我们的实验是可比的实验获得的SDL的数量级为100纳米。此外，本研究还揭示了自旋角动量在跳跃事件中几乎保持不变。换句话说，自旋弛豫主要是由于纳米级晶粒处的自旋-轨道耦合而发生的。
2014-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Concerning the stability of hybrid biexcitons in organic polymer aggregates
Frenkel激子是有机半导体中的主要光激发，并且最终负责这种材料的光学性质。它们还被预测形成\emph{bound}激子对，称为双激子，这是在广泛的物理过程中的必然中间体。一般来说，我们认为束缚态产生于吸引相互作用。然而，在这里，我们报告我们最近的理论分析预测形成稳定的双激子状态的共轭聚合物材料所产生的吸引力和排斥力的相互作用。我们发现，在J-聚集体系统中，JJ-双激子可以产生从排斥偶极相互作用的能量$E_{JJ}> 2E_J$，而在H-聚集体，HH-双激子态$E_{HH} < 2E_H$对应的吸引偶极激子/激子相互作用。这些预测证实了使用超快双量子相干性光谱的PBTTT材料，表现出J-和H-类激子行为。
2022-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Metalated Porous-Organic-Polymer Renders Mustard-Gas Simulant Harmless: Core Planarity Matters
金属有机骨架（MOFs）中开放活性金属中心的存在表现出更高的催化活性。但由于MOFs中存在配位键，限制了MOFs在多相催化中的合理应用。近年来，金属化多孔有机聚合物（Metalated Porous-Organic-Polymers，简称M-POP）以其共价键（结构稳定性）和开放金属中心（单中心催化）相结合的特点，引入了一种完全有机的替代结构。在这方面的贡献，我们展示了两个铁持久性有机污染物（Fe-Tt-POP和Fe-Rb-POP）的三元共聚方法的催化氧化去污不同的硫基芥子气模拟物的成功建设。Fe-Tt-POP催化氧化苯硫醚（TA）的转化率（13 h后为99%）高于Fe-Rb-POP（13 h后为43%）。通过原位漫反射红外光谱（DRIFTS）分析，结合密度泛函理论（DFT）计算研究，探讨了催化氧化TA反应机理的差异.
2022-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Polymeric Frameworks as Organic Semiconductors with Controlled Electronic Properties
原则上，单体的合理组装使得能够设计聚合物框架的特定周期性，从而在这些固态材料中产生一组定制的电子结构性质。这些新兴系统的进一步发展需要实验和理论研究的结合。在这里，我们研究了二维聚合物框架的三嗪和苯环的基础上，通过电化学技术的电子结构。通过恒电流间歇滴定技术，从准开路电压测量得到的实验态密度，我们证明是在良好的协议与第一性原理计算进行二维和三维结构的这些聚合物框架。这些结果表明，电子性质不仅取决于堆叠层的数量，而且还取决于不同的芳环的比例。
2013-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Spin transport and bipolaron density in organic polymers
我们提出了一个理论的自旋极化运输通过一个通用的有机聚合物连接到铁磁导线与任意角度θ之间的磁化方向，考虑到极化子和双极化子状态作为有效的电荷和自旋载流子。在极化子-双极化子输运包括极化子-双极化子转换的扩散描述中，我们发现双极化子密度依赖于角度θ。考虑到双极化子是无自旋准粒子的事实，这是值得注意的，并开辟了一条新的途径来探测有机聚合物中的自旋积累。
2009-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Engineering the molecular structure to optimize the spin Hall signal in organics
在这项研究中，通过工程的分子结构，我们优化的自旋霍尔电导率和自旋霍尔角在有机物中超过五个和三个数量级，分别。我们确定了有机分子的两个重要特征，即重元素的取代和聚合物的组成单元之间的扭转角，这对自旋霍尔信号有显着的影响。这些特性与自旋轨道耦合和能量无序直接相关，这两者在高迁移率聚合物中提供了广泛的化学可调谐性。我们计算的自旋霍尔特性容易合成的分子，并确定候选人表现出最大的自旋霍尔信号在有机系统中，几个数量级大于以前观察到的。本研究通过引入具有更强自旋霍尔信号的聚合物，使有机自旋电子学更接近无机对应物。
2020-02-27 cond-mat.mtrl-sci
Doped Polyaniline: A Possible Anode for Organic Electronics
基于聚合物的可印刷有机薄膜晶体管（OTFT）是基于非晶硅的薄膜晶体管的可行的低成本替代物，并且具有重量轻和柔性的优点。本文报道了掺杂聚苯胺作为阳极在有机发光器件中的空穴注入特性。从这些结果中，我们得出结论，空穴掺杂的聚苯胺层可以用作聚合物OTFT的低接触电阻源极和漏极电极材料。
2013-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Photo-induced charge transfer across the interface between organic molecular crystals and polymers
在场效应实验中观察到有序有机半导体与聚合物绝缘体界面上正、负电荷的光诱导电荷转移。在聚合物中的转移电荷的固定化导致沿半导体中的界面的极化电子传导的场效应阈值的偏移，这允许直接测量电荷转移速率。当光子能量超过半导体的吸收边时，发生转移。界面处的横向电场的方向决定了转移电荷的符号;转移速率由场的大小和光强度控制。
2004-11-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Machine Learning for Polymer Chemical Resistance to Organic Solvents
针对聚合物耐有机溶剂性能预测的长期挑战，提出采用数据驱动方法分析大量聚合物-溶剂组合数据集，明确结晶度、密度和溶剂极性为关键影响因素，为定制化耐化学性聚合物的筛选设计奠定基础。
2025-09-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A One-Dimensional Coordination Polymer, BBDTA-InCl4; Possible Spin-Peierls Transition with High Critical Temperature of 108 K
研究了有机自由基阳离子盐BBDTA-InCl_4的晶体结构和磁性。该材料形成一维配位聚合物，其结构具有无机自旋-Peierls材料的特征。磁性测量表明，在108 K下的自旋Peierls转变的行为，这是高于那些通常观察到的其他有机自旋Peierls材料。讨论了50 K下X射线衍射测量的晶格畸变的结构方面。
2005-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Data-based Polymer-Unit Fingerprint (PUFp): A Newly Accessible Expression of Polymer Organic Semiconductors for Machine Learning
Southern University of Science and Technology（南方科技大学）；Shanghai University（上海大学）；Zhejiang Laboratory（之江实验室）
在寻找高性能有机半导体（OSC）的过程中，确定在材料性能中起关键作用的重要功能单元并随后建立子结构-性质关系在材料开发中至关重要。在这里，我们描述了一个聚合物单元指纹（PUFp）生成框架。机器学习（ML）模型可用于通过使用PUFp信息作为结构输入与678条收集的OSC数据来确定结构-迁移率关系。构建了由445个单元组成的聚合物单元库，并鉴定了对OSCs的移动性起关键作用的聚合物单元。通过研究聚合物单元与迁移率性能的组合，提出了一种结合ML方法和PUFp信息设计聚合物OSC材料的方案，不仅可以被动地预测OSC迁移率，而且可以主动地为新的高迁移率OSC材料设计提供结构指导。所提出的方案表明，通过预评估和分类ML步骤筛选新材料的能力，并且是将ML应用于新的高迁移率OSC发现的替代方法。
2022-11-03 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Methanofullerene Elongated Nanostructure Formation for Enhanced Organic Solar Cells
使用透射电子显微镜（TEM）和Z-对比度成像，我们已经证明了通过退火在有机宿主内富勒烯衍生物[6，6]-苯基-C61-丁酸甲酯（PCBM）的细长纳米结构的形成。退火提供了PCBM分子的增强的移动性，并且具有良好的初始分散，允许在聚合物主体内形成夸大的晶粒生长。我们组装这些纳米结构内的区域规则的共轭聚合物聚（3-己基噻吩）（P3 HT）。这种PCBM细长纳米结构的形成可能是在退火的光致发光材料中在非常低的PCBM负载量（1：0.6，聚合物与PCBM）下观察到的非常高的效率的原因。此外，我们的高分辨率TEM和电子能量损失谱研究清楚地表明，PCBM晶体保持结晶状态，不受200 keV电子束的影响
2007-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Rubbing and Drawing: Generic Ways to Improve the Thermoelectric Power Factor of Organic Semiconductors?
高度取向的聚合物膜可以在热电性能中显示出相当大的各向异性，导致功率因子超出由广泛遵守的将热电$S$和电导率$σ$连接为$S\proptoσ^{-1/4}$的幂律预测的那些。尽管同时增强$σ$和$S$所需的条件尚不清楚，但这导致了关于电导率的令人鼓舞的实际结果。在这里，动力学蒙特卡罗模拟被用来研究无序有机半导体的热电性能的结构各向异性的影响。我们发现，拉伸是一个合适的策略，以提高沿应变方向的导电性，而对功率因数的影响取决于形态的聚合物结晶。通常，结晶聚合物显示出$σ$和$S$的同时增加，而非晶聚合物的情况并非如此。此外，我们表明，从模拟的基础上可变范围跳变的趋势是在良好的协议与实验，并可以描述不同的功能依赖关系的$S$与$σ$行为的不同方向。
2021-03-05 cond-mat.mtrl-sci
PolySilicate Porous Organic Polymers (PSiPOPs), a new family of porous, ordered 3D reticular materials with polysilicate nodes and organic linkers
本研究提出以官能化D4R球硅酸盐为节点、烷二醇为连接体的PSiPOPs，实现有序三维多孔网状材料合成，并通过固态NMR晶体学等验证其结构、稳定性与介孔特征。
2024-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Flat-Band Ferromagnetism in Organic Polymers Designed by a Computer Simulation
通过将第一性原理自旋密度泛函计算与哈伯德模型的精确对角化研究相结合，我们在各种官能团中寻找了R. Arita等人[Phys.Rev.Lett. { \bf 88}，127202（2002）]。原来的建议（聚氨基三唑）已被证明是最好的情况下，在检查的材料，其中的原因是这样的识别在这里。我们还发现，铁磁性，最初提出的半填充的平带，是稳定的，即使当带填充的变化远离半填充。所有这些都使得这里提出的铁磁性更具有实验吸引力。
2003-08-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
High thermal conductivity dominated by thermal phonons with mean free paths exceeding hundred nanometer in three-dimensional covalent organic framework derivatives: a molecular dynamics study
该研究通过分子动力学模拟探究三维COF-102衍生物的热输运性质，发现高质量密度衍生物热导率可达约27 W/mK，其提升源于低频声子的长平均自由程，为COFs热管理应用提供了设计策略。
2025-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Polymer-stabilized graphene dispersions at high concentrations in organic solvents for nanocomposite production
我们展示了一种简单而有效的技术，用于通过使用稳定聚合物（聚乙烯吡咯烷酮，PVP）在广泛的有机溶剂中以高浓度分散原始（未官能化）石墨烯。这些聚合物稳定的石墨烯分散体显示出高度稳定并且即使在冷冻干燥后也易于再分散。与先前的研究相比，该技术产生显著更高的石墨烯浓度。还证明了通过添加原始石墨烯在流体的热导率方面的优异增强。然后将这些分散良好的原始石墨烯片用作聚合物纳米复合材料的强导电纳米填料。通过本体聚合法将分散的石墨烯负载到N-乙烯基吡咯烷酮上，制备了PVP/石墨烯纳米复合材料。
2011-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Mutual Photoluminescence Quenching and Photovoltaic Effect in Large-Area Single-Layer MoS2-Polymer Heterojunctions
二维过渡金属二硫属化合物（TMDCs）由于其优异的光学和电学性质而引起人们的广泛关注。特别是，它们非凡的光学吸收和半导体带隙已经能够证明由TMDC和其他有机或无机材料组成的异质结构的光伏响应。然而，这些早期的研究仅限于微米级的器件和/或未能利用单层TMDC的独特光吸收特性。在这里，我们提出了一个实验实现的大面积II型光伏异质结使用单层二硫化钼（MoS 2）作为主要的吸收剂，通过耦合到有机π-供体聚合物PTB 7。该TMDC-聚合物异质结表现出作为聚合物层的厚度的函数可调谐的光致发光强度，最终使得能够完全猝灭TMDC光致发光。TMDC-聚合物异质结中的强光学吸收对于小于20 nm的总电池厚度产生超过40%的内部量子效率，从而与其他有机和无机太阳能电池相比，导致每吸收厚度的异常电流密度。此外，这项工作提供了新的洞察II型TMDC-聚合物异质结的复合过程，从而提供了定量指导正在进行的努力，以实现高效的TMDC为基础的太阳能电池。
2016-11-30 cond-mat.mtrl-sci
Giant piezoelectricity driven by Thouless pump in conjugated polymers
本文揭示共轭聚合物作为一维 Thouless 泵可实现拓扑起源的巨压电性，其异常有效电荷与带隙成反比，并通过 DFT 计算证明其性能超越现有有机压电材料。
2025-06-05 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Organic Solar Cells Efficiency through Additive Electronic and Electro-optic Effects Resulting from Doping a Polymer Hole Transport Layer
我们证明了在PEDOT：PSS空穴传输层（HTL）中共混氟化分子诱导电荷转移，这影响有机光伏（OPV）器件内的电荷提取和光生作用。用改性HTL和两种光活性聚合物共混物制造的OPV系统地导致功率转换效率（PCE）增加，其中PTB 7：PC70BM共混物表现出约8.3%的PCE，即与原始HTL器件相比约15%的增加。当使用氟化添加剂来改性PEDOT：PSS时，还注意到降低的器件间特性变化。阴影光HTL的效果，我们表明，聚合物的形态：PCBM共混物仍然令人惊讶地不受氟化HTL表面能，但相反，OPV的影响不仅由HTL的电子性能（功函数，偶极层，开路电压，电荷转移动态），但也通过改变的复杂的折射率（光生，短路电流密度，外部量子效率，电光建模）。这两种机制都起源于电子束诱导的电荷转移。这项工作指出，作为一个有前途的战略，结合外部量子效率调制和功率转换效率提高OPV。电荷转移还可以更广泛地用于调节光学常数和电场分布，以及减少OPV内的界面电荷复合。
2016-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Charge transport in doped conjugated polymers for organic thermoelectrics
近年来，共轭聚合物热电材料的研究取得了巨大的进展，人们对分子掺杂作为实现高电导率的手段的兴趣也随之高涨。对掺杂过程、聚合物薄膜的结构和能量特性以及由此产生的热电行为之间的复杂关系的详细理解正在慢慢出现。本文综述了近年来通过分子掺杂提高p型和n型共轭聚合物电导率的研究进展和策略。讨论了聚合物和掺杂剂的化学设计、加工条件以及所得纳米结构对掺杂效率和掺杂状态稳定性的影响。注意的是支付给半导体主机掺杂剂系统和塞贝克系数的电和热输运特性的相互依赖性。策略，允许提高热电性能，如在散装和薄膜的几何形状，聚合物的介电常数的操纵，和掺杂剂的大小的变化的聚合物主链的单轴对齐，进行了探讨。理论和实验的结合预计将产生新的化学设计原理和加工方案，最终将产生下一代有机热电材料。
2022-12-12 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Suppressed excitonic effects enable high mobility, high-yield photoconductivity in a two-dimensional polymer crystal with axial pyridine coordination
Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学）；Max Planck Institute for Polymer Research（马克斯·普朗克聚合物研究所）；Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf（亥姆霍兹中心德累斯顿-罗斯托克）；Center for Advanced Systems Understanding（高级系统理解中心）；Yonsei University（延世大学）；Max Planck Institute of Microstructure Physics（马克斯·普朗克微结构物理研究所）
通过轴向吡啶配位的二维聚合物晶体，抑制激子效应，实现高效自由载流子生成和带状传输，提升光电导性能。
2026-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Flat-band ferromagnetism proposed for an organic polymer crystal
由Arita { \it et al.}从理论上设想的五元环单链（聚氨基三唑）的平带铁磁性激发，[Phys. Rev. Lett. { \bf 88}，127202（2002）]，我们已经研究了磁性是否确实可以作为块体出现，即，在聚合物的三维晶体中，通过自旋密度泛函计算。我们发现，链内铁磁性是强大的结晶只要平带是半满的。我们已经进一步研究了掺杂有各种化合物的实际晶体，其中HF $_2$显示出使系统接近体铁磁性，而更强的阴离子如BF $_4$或PF $_6$应该是有希望的。
2003-08-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Polymer morphology and interfacial charge transfer dominate over energy-dependent scattering in organic-inorganic thermoelectrics
混合（有机-无机）材料已成为一类有前途的热电材料，其功率因数超过任何一种成分。这种增强的机制仍在争论中，并且已经证明很难确定潜在的物理学。在这项工作中，我们结合传输测量与理论模拟和第一性原理计算上的一个原型PEDOT：PSS-Te（铜）纳米线混合材料系统，了解模板和电荷重新分配的热电性能的影响。此外，我们应用最近开发的康-斯奈德电荷传输模型表明，在混合系统中的空穴的散射，定义的能量依赖性散射参数，保持相同的主体聚合物基体中的性能，而不是由聚合物形态表现在一个能量无关的传输系数。我们建立在这种语言来解释热电行为的各种PEDOT和P3 HT为基础的混合作为指导未来的工作在多相材料。
2018-10-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Beyond Bloch: A Theoretical Blueprint for Conjugated Polymer Optoelectronics
本文提出超越布洛赫理论的新框架，通过纳入电子-电子相互作用解释共轭聚合物的电荷输运，预言了服从玻色-爱因斯坦统计的激发成键态平带，并精确拟合了实验光谱。
2025-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Controlled atmosphere electrospinning of organic nanofibers with improved light emission and waveguiding properties
为了实现活性聚合物纳米纤维的制备，发展了可控氮气环境下的静电纺丝技术。发现在受控大气条件下电纺的纤维比通过在空气中进行的常规电纺过程实现的样品更光滑和更均匀。此外，它们表现出独特的组成，在制造过程中引入了大大降低的氧含量，这有利于增强光学性能并增加发射量子产率。通过这种方法证明了有源波导的光损耗系数比空气中旋转的光纤降低了十倍。这些发现使得该过程非常有希望用于光子学，电子学和传感的活性聚合物纳米结构的高度控制生产。
2015-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Polymer-Fullerene Bulk Heterojunction Solar Cells
有机太阳能电池是一种低成本、高效率的太阳能转换器，具有良好的能量平衡性。它们由碳基半导体制成，具有良好的光吸收和电荷产生特性，并且可以通过低温工艺制造，例如使用溶剂型油墨印刷，这些油墨与柔性塑料基板甚至纸张兼容。在这篇综述中，我们将概述有机太阳能电池的物理功能，其最先进的性能和局限性，以及实现更好的材料稳定性和更高的功率转换效率的新概念。我们亦会因应市场的潜力，简要检讨有关工序及成本。
2010-08-30 cond-mat.mtrl-sci
The conformational evolution of elongated polymer solutions tailors the polarization of light-emission from organic nanofibers
聚合物纤维目前被用于非常重要的技术中。它们的创新性能主要由聚合物大分子在外部机械力或静电力诱导的伸长下的行为决定，表征纤维拉伸过程。虽然在强拉伸条件下生产的聚合物纤维中观察到增强的物理性能，但对聚合物分子的工艺诱导的纳米级组织的研究不可用，并且大多数纤维性能仍然是在经验基础上获得的。在这里，我们揭示了电纺纳米纤维中半柔性聚合物的取向特性，这使得活性纤维的偏振特性得到精细控制。在静电伸长的半稀释液的解决方案的聚合物链的构象演化的建模和模拟表明，分子几乎完全拉伸从喷射开始不到1毫米内，增加在喷射中心的聚合物轴向取向。通过偏振近场光学显微镜对单个纤维的局部二向色性的纳米尺度映射首次揭示了分子顺序的内部空间变化的存在，即存在具有轴向排列的分子的芯和具有几乎径向取向的分子的鞘。这些结果允许操纵和定制重要和特定的光纤特性，如这里所示的发射光的偏振。
2014-07-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Stacked electrospun polymer nanofiber heterostructures with tailored stimulated emission
我们提出了堆叠的有机激光异质结由不同种类的发光电纺纤维，每个能够提供在特定的光谱区域的光学增益。通过具有无序的二维组织和三维组成异质性的纤维的顺应层获得分层结构。激光聚合物纤维层叠加，显示出不对称的光学行为从两侧的有机异质结构，和定制和双色受激发射取决于激发方向。的边缘作用的能量受体分子在确定淬火的高能量供体物种证明了发光衰减时间测量。这些发现表明，掺杂不同染料的发光电纺纤维的非织造堆叠表现出临界抑制的福斯特共振能量转移，限制在不同纤维种类之间的接头处。这导致获得具有大部分物理分离的受体和供体的杂化材料，从而在很大程度上防止供体猝灭，并且使得更容易实现从多个光谱带同时发射激光。相干后向散射实验也进行了系统，表明随机激射功能的发病。这些新的有机激光系统可能会在需要灵活和双向激发源的微流体设备、光学传感器和纳米光子学中找到应用。
2018-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Role of structural fluctuations and environmental noise in the electron/hole separation kinetics at organic polymer bulk-heterojunction interfaces
采用混合分子力学/量子力学（MM/QM）方法研究了由聚亚苯基亚乙烯（PPV）齐聚物和[6，6]-苯基C61-丁酸甲酯（PCBM）共混物组成的模型有机光伏（OPV）体系的电子动力学行为.使用一个启发式模型，连接能隙波动的平均电子耦合和退相干时间，我们提供了一个估计的状态到状态的内部转换率的最低的几个电子激发的歧管内。我们发现模型界面的最低几个激发态被C=C键涨落快速混合，使得系统可以在20 fs的时间尺度上同时采样分子间电荷转移和电荷分离电子组态。我们的模拟支持一个新兴的图片中的OPV系统，界面电子状态可以迅速衰减到电荷分离和电流产生状态，通过耦合到振动自由度的载流子生成。
2015-09-17 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Molecular-Level Switching of Polymer/Nanocrystal Non-Covalent Interactions and Application in Hybrid Solar Cells
共轭聚合物与胶体无机半导体纳米晶共混得到的杂化复合材料被认为是一种有吸引力的光电活性物质。在这里，我们表明，定制的表面化学允许施加控制的非共价键和有机和无机成分之间的电子相互作用。有机配体的侧基部分在表面上不仅赋予胶体稳定性，同时阻碍电荷分离和传输，而且在从共混物溶液形成过程中极大地影响混合复合材料的形态。我们的方法的光伏应用的相关性被证明为基于聚（3-己基噻吩）和PbS纳米晶体的复合材料，被认为是不充分的提交本手稿之前，这使得制造的混合型太阳能电池显示功率转换效率达到3%。在（准）稳态和时间分辨分析的光诱导过程中的纳米复合材料和它们的有机和无机成分，我们确定，电子转移发生在混合界面产生长寿命的分离的载流子，而界面空穴转移出现缓慢。在这里，我们提供了一个可靠的替代方案，旨在通过在分子水平上通过配体的侧基部分作用来控制聚合物/纳米复合材料的宏观光电性能，从而为高效的溶液处理混合太阳能电池开辟了新的可能性。
2015-12-07 cond-mat.mtrl-sci
Electrospun Conjugated Polymer/Fullerene Hybrid Fibers: Photoactive Blends, Conductivity through Tunnelling-AFM, Light-Scattering, and Perspective for Their Use in Bulk-Heterojunction Organic Solar Cells
采用静电纺丝法制备了基于MEH-PPV/PVP/PCBM的共轭聚合物/富勒烯杂化纤维，并通过扫描电子显微镜、原子力和侧向力、隧道效应、共聚焦显微镜、衰减全反射傅里叶变换红外光谱、光致发光量子产率和空间分辨荧光等手段对其性能进行了表征。突出的特征包括所实现的纤维的带状形状，以及作为太阳能电池器件中异质活性层模板的网络的持久性。一组有利的特性证明，以这种方式在均匀的电荷传输行为和形成的有效界面的光生激子的扩散和解离。表现出纳米纤维垫的特定光散射性质的有机长丝与光的相互作用也可能有助于将入射辐射散布在活性层上，从而潜在地增强光伏性能。该方法可应用于其他电子给体-电子受体材料系统，用于制造通过嵌入共轭聚合物和富勒烯化合物的纳米纤维形态增强的太阳能电池器件。
2018-01-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Contact effects in polymer field-effect transistors
接触电阻通常对有机场效应晶体管（OFFET）中的总器件电阻有显著贡献。理解金属-有机界面处的电荷注入对于优化OFET器件性能至关重要。我们已经进行了一系列的实验，使用底部接触聚（3-己基噻吩）（P3 HT）OFFERENT在浅沟道限制检查注入过程。当接触欧姆，我们发现接触电阻率是成反比的载流子迁移率，符合扩散限制注入。然而，来自具有其他电极材料的器械的数据表明，这种简单的图片不足以描述具有显著屏障的接触。一个广义的传输线方法允许分析的非欧姆接触，我们发现合理的协议与模型注入，占跳跃性质的传导聚合物。P3 HT中的（无意的）掺杂剂浓度的变化可以通过金属-有机能带对准的变化来显著改变注入过程。在非常低的掺杂水平，运输表明在Au/P3 HT界面处形成的屏障，而Pt/P3 HT接触保持欧姆性，具有相对低的电阻。我们最近观察到，金属源极/漏极电极上的自组装单层可以显著降低接触电阻，并在导致与未处理电极的非欧姆、高电阻接触的条件下保持欧姆导电。最后，我们讨论了测量极短的通道设备，在最初的步骤检查运输通过单个聚合物链。
2006-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Modeling Polaron Excitations and Stabilization Mechanisms in Conjugated Polymers
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
本研究利用第一性原理参数化的介电稳定紧束缚模型模拟P3HT极化子态，证明介电极化而非局部环扭曲主导极化子形成，并成功解释中红外吸收特征。
2025-10-21 cond-mat.mtrl-sci
Synergistic Effect of Multi-Walled Carbon Nanotubes and Ladder-Type Conjugated Polymers on the Performance of N-Type Organic Electrochemical Transistors
本文通过将多壁碳纳米管与梯型共轭聚合物BBL协同结合，开发出电子迁移率提升一个数量级以上、响应时间低至15 ms的创纪录高性能n型有机电化学晶体管，并实现了增益大于16、功耗低于1 uW的互补反相器。
2024-01-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Magnetic fields: a tool for the study of organic solar cells
聚合物器件中的电荷转移是光电流产生的一个关键阶段，尽管这一阶段很难达到。在这篇文章中，我们提出研究的性质和行为的有机太阳能电池通过修改光电流产生时，外部磁场施加。通过允许我们的理论模型的参数不被限制到任何特定的材料，我们能够表明，不仅适度的外部磁场导致光电流强度的显着增加，但也如何这样的磁场可以用来详细研究的能级和跃迁速率内的聚合物化合物。因此，系统地探索有机复合材料的关键特性可以导致高度优化的设备，其中磁场可以提高聚合物太阳能电池的效率。
2018-09-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Molecular-based coordination polymer as reversible and precise acetonitrile electro-optical readout
IMDEA Nanociencia（IMDEA纳米科学研究所）；Instituto de Cerámica y Vidrio, CSIC（西班牙国家科学研究委员会陶瓷与玻璃研究所）；Instituto de Magnetismo Aplicado, UCM-ADIF-CSIC（UCM-ADIF-CSIC应用磁学研究所）；Université Grenoble Alpes, CNRS, SIMAP（格勒诺布尔阿尔卑斯大学CNRS SIMAP实验室）；Advanced Light Source (ALS), Berkeley Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室先进光源）
本文提出了一种基于配位聚合物的乙腈电光读出装置，利用结构切换实现可逆检测，为挥发性有机物传感提供新方法。
2026-01-14 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Highly tunable optics across a topological transition in organic polymers
可控的拓扑相变是有吸引力的，因为它们允许可调谐的单粒子电子特性。在这里，通过使用最先进的多体微扰理论技术，我们表明，拓扑$Z_2$相变发生在最近合成的亚乙炔桥连的多并苯聚合物的单粒子光谱伴随着拓扑激子相变：在非平凡相位中的带反转产生实数-空间激子波函数，其中电子和空穴相对于平凡相位交换轨道特征。拓扑激子相变导致了单重态-三重态分裂的宽调谐性，为单重态裂变的发生开辟了诱人的前景。最后，在拓扑非平凡相的单粒子电子结构的平坦性导致负分散的三重态激子在大部分的布里渊区，打开一个自发相干的能量输运在室温下的路线。
2022-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Direct-written polymer field-effect transistors operating at 20 MHz
印刷聚合物电子产品长期以来一直致力于为可穿戴设备、医疗保健、诊断、自动化和便携式设备提供分布式、灵活、轻便和具有成本效益的应用，从而实现技术革命。虽然在有机半导体迁移率方面已经取得了令人印象深刻的进展，但场效应晶体管（FET），任何电路的基本构建块，仍然显示出有限的操作速度，从而限制了它们的实际应用。到目前为止，利用有机FET来实现数十MHz范围（包括驱动高分辨率显示器的许多应用的阈值）的尝试依赖于采用复杂的光刻技术和/或复杂的架构，破坏了整个概念。在这项工作中，我们展示了聚合物场效应晶体管，它可以工作到20 MHz，并通过可扩展的印刷技术和直接写入方法与一个完全无掩模的程序。这是通过结合一个fs激光工艺烧结高分辨率金属电极，从而很容易实现微米级的通道，降低寄生低至0.19 pF mm-1，和大面积的高迁移率聚合物半导体涂层技术，根据一个简单的和可扩展的工艺流程。
2016-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Structural Dynamics of Polymer:Non-Fullerene Organic Solar Cell Blends: A Neutron Spectroscopy Perspective
与传统的基于富勒烯的类似物相比，基于ADA型（受体-供体-受体）非富勒烯受体（NFA）的有机太阳能电池（OSC）表现出改善的功率转换效率（PCE）。OSC有源层共混物的光电性能与其潜在的结构动力学相关，因此影响器件性能。使用协同不同的中子能谱技术，我们研究了二元和三元共混物的NFAs O-IDTBR和O-IDFBR和区域规则的供体聚合物P3 HT的动力学。考虑氘化用于对比度变化目的。除了阐明共混物的相容性和合金化特征外，这项工作的主要成果是共混物组分的明显相似的动力学响应。这一发现与我们之前的富勒烯基共混物P3 HT：PCBM的中子能谱和分子动力学研究相反，其中我们强调了P3 HT和PCBM在共混时P3 HT的玻璃化/挫折和P3 HT对PCBM的塑化方面的不同行为。目前未观察到类似P3 HT玻璃化。这里证明的不存在或弱玻璃化与最近的报道一致，并且可能与基于ADA型NFA的OSC表现出的改善的PCE有关。
2022-08-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The critical role of the donor polymer in the stability of high-performance non-fullerene acceptor organic solar cells
在非富勒烯电子受体（NFA）的快速发展的推动下，有机太阳能电池（OSC）的功率转换效率已经达到适合商业应用的水平。然而，高性能NFA OSC的运行稳定性差是必须解决的一个基本挑战。虽然以前的研究主要集中在NFA组件，我们认为在这里的供体和受体材料在基准PM 6：Y 6混合物的降解途径。在这里，我们表明，光浸泡大大增加了充满活力的无序和陷阱态密度在PM 6，与Y 6的影响不大。电子顺磁共振光谱证实了这一点，它揭示了通过光浸泡后PM 6上的捕获极化子增加复合。此外，对光浸泡样品的超快光谱研究表明，PM 6单重态激子在低于100 fs的时间尺度上迅速转化为链间极化子对;这个过程胜过电子转移到Y 6，显着降低了共混物的电荷产生产率。我们在母体聚合物PBDB-T中进行了类似的观察，表明迄今为止用于大多数高性能OSC的这类供体材料对光浸泡本质上是不稳定的。因此，我们揭示了供体聚合物可以是高效OSC系统中的另一个关键薄弱环节，其降解机制需要与NFA共同解决。
2021-12-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Molecular Insights into the Mechanical Properties of Polymer-Fullerene Bulk Heterojunctions for Organic Photovoltaic Applications
我们采用粗粒分子动力学模拟研究了由区域规整的聚（3-己基噻吩）（P3 HT）和富勒烯C $_{60}$组成的$π$共轭聚合物材料的力学性能。具体而言，我们进行拉伸模拟P3 HT：C $_{60}$复合材料与不同程度的聚合和C $_{60}$质量分数，以获得其应力-应变响应。分解成动能和维里贡献的应力张量表明，纯P3 HT样品的拉伸模量在很大程度上依赖于非键合的相互作用和键合的相互作用与键拉伸，而除了C $_{60}$导致的拉伸模量的增加源自增强的非键合的相互作用与C $_{60}$。此外，P3 HT：C $_{60}$样品的拉伸强度与分子链缠结良好相关，分子链缠结的特征在于从原始路径分析获得的每条链的平均扭结数。我们还发现，上，下屈服点特征的应变软化变得更加明显的C $_{60}$质量分数的增加。持久同源性分析表明，屈服点的出现与拉伸变形过程中的微孔合并，导致产生更大的空洞。这些结果提供了一个基本的理解的分子决定因素的$π$共轭聚合物-富勒烯复合材料的机械性能，这也可以帮助解释和预测的机械性能的其他聚合物复合材料含有富勒烯。
2021-01-08 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Helical Organic and Inorganic Polymers
本文提出适配螺旋轴对称性的 MBGF(2) 与密度泛函计算框架，用于无限螺旋聚合物的能带、结构和振动性质，并预测多种氮、氧链高能量密度材料。
2023-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Quantitative insights into the phase behaviour and miscibility of organic photovoltaic active layers from the perspective of neutron spectroscopy
我们提出了一种基于中子能谱的方法来定量研究由共轭聚合物：小分子共混物制成的有机光伏活性层的部分可吸收性和相行为，目前用区域无规聚（3-己基噻吩-2，5-二基）和富勒烯[6，6]-苯基C $_{61}$丁酸甲酯（RRa-P3 HT：PCBM）系统来说明。我们进行非弹性中子散射和准弹性中子散射测量，研究不同组成的共混物的结构动力学，使我们能够解决的相行为。RRa-P3 HT和PCBM之间的中子截面的差异，以及氘代技术的使用，提供了一个独特的机会，以探测富无定形聚合物相的富勒烯的可溶解性极限，并分别调整聚合物和富勒烯相之间的对比度。因此，所提出的方法应该是通用的和相关的研究新的非富勒烯受体是密切相关的-在化学结构方面-的聚合物，其中其他传统的成像和光谱技术提出了一个差的对比度之间的共混物组分。
2021-09-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Polymer-based composites for engineering organic memristive devices
忆阻材料与神经形态应用有关，因为它们可以将信息处理与记忆存储结合在单个计算元件中，就像生物神经元一样。这些生物启发材料中的许多都模仿了大脑中发生的记忆和学习过程的特征。在这项工作中，我们报告了一个双端（2-T）的有机器件的忆阻性能的离子迁移介导的离子传输聚合物的基础上。该材料具有独特的忆阻特性：它是可逆切换的，显示数十种导电状态，通过尖峰时间依赖可塑性（STDP）展示了赫布学习，并在单个设备中表现出短期（STM）和长期记忆（LTM）。这两种学习现象的起源和协同作用，从理论上解释了离子电解质和离子导电介质之间的化学相互作用。进一步讨论了传输机制，解释了这些离子器件在可变电场下的动态行为。我们提出这种基于聚合物的复合材料作为一种杰出的神经形态材料，其可调，廉价，灵活，易于加工，可重复，并且比其无机类似物更具生物相容性。
2021-10-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cs.ET
On-surface synthesis of antiaromatic and open-shell indeno[2,1-b]fluorene polymers and their lateral fusion into porous ribbons
多环碳氢化合物由于其在有机电子学中的潜在作用而受到极大的关注，对于具有不成对电子密度的开壳层系统，在自旋电子学和数据存储中具有潜在的作用。然而，多自由基碳氢化合物固有的不稳定性严重限制了对其电子结构的详细研究。在这里，我们报告的表面合成共轭聚合物组成的茚并[2，1-b]芴单元，这是反芳族和开壳biradicaloid。所观察到的反应产物，其中还包括一个非苯型多孔带所产生的未受保护的茚并[2，1-b]芴链的横向融合，其特征在于通过低温扫描隧道显微镜/光谱和非接触式原子力显微镜，辅以密度泛函理论计算。这些聚合物吸附在Au（111）上时呈现低的带隙。此外，通过从头计算阐明了它们突出的反芳香性和自由基特性，使它们在电子学和自旋电子学中具有应用前景。此外，它们为探索低维有机纳米材料中的磁性提供了丰富的游乐场。
2019-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Air-Water Interface-Assisted Synthesis and Charge Transport Characterization of Quasi-2D Polyacetylene Films with Enhanced Electron Mobility via Ring-Opening Polymerization of Pyrrole
本文提出在水表面通过表面活性剂单分子层辅助的吡咯开环聚合制备准二维聚乙炔薄膜，并利用飞行时间光电导测量证实其电子迁移率高达375 cm² V⁻¹ s⁻¹。
2024-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Concentration-control in all-solution processed semiconducting polymer doping and high conductivity performances
同时优化有机电子材料的性能、加工性和制造成本是阻碍破坏性应用发展的持续妥协来源。在这项工作中，我们确定了一种策略，通过使用完全溶液处理，无水和具有成本效益的技术掺杂，实现最具基准的半导体聚合物之一的创纪录电导率值。使用市售的电子受体作为路易斯酸和氧化剂，聚（3-己基噻吩）的高电导率达到21 S/cm。虽然我们用一种非常实惠/可用的化学品对P3 HT进行了无水溶液处理，使其电导率提高了三倍，但近场显微镜显示存在浓度依赖性较高的电导率微区，进一步优化工艺可能会获得更高的性能。在实现有机电子器件更高性能的永恒追求中，这项工作将极大地解锁需要更高规模的加工性和更低的制造成本以及更高性能和新功能的应用成熟度，在目前的背景下，理解此类材料的掺杂机制仍然是最感兴趣的。
2020-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis and characterization of chloride doped polyaniline by bulk oxidative chemical polymerization.Doping effect on electrical conductivity
导电聚合物或“有机金属”是由有机构建块制成的高度工程化的纳米结构材料。它们是纳米技术在分子电子学中应用的分子导线的候选者。在这些聚合物中的导电性是由于离域分子轨道的存在。在这项工作中，我们提出了合成氯化物掺杂聚苯胺的本体氧化化学聚合使用固体苯胺盐作为单体，而不是液体苯胺，以减少有毒危害。FTIR和紫外-可见光谱证实了聚合物的预期结构。使用四探针法测量的电导率为1.7S/cm。使用HP阻抗分析仪在10 kHz-13 MHz范围内测量阻抗模量对频率的依赖性。研究了掺杂和制备温度对导电性的影响。
2008-09-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Effect of substituting non-polar chains with polar chains on the structural dynamics of small organic molecule and polymer semiconductors
有机半导体的可加工性和光电性能可以通过化学设计来调节和操纵。用低聚醚取代烷基侧链最近已成功地用于生物电子传感器和光催化水分解等应用。低聚醚中的碳-氧键可能使系统更柔软，更容易发生动力学紊乱，这可能对例如电荷传输有害。利用中子能谱、X射线衍射（XRD）、差示扫描量热法（DSC）和偏光显微镜研究了三甘醇（TEG）取代正己基（Hex）对两种有机半导体：苯撑-联噻吩-苯撑（PTTP）分子和芴-二苯并噻吩（FS）聚合物结构动力学的影响。反直觉地，非弹性中子散射（INS）揭示了软化的模式PTTP和FS与六角侧链，指向在这些系统中增加的动力学紊乱。然而，依赖于T的X-射线和中子衍射，INS和DSC的证据与TEG侧链的PTTP的额外的可逆转变接近室温（RT）。观察到的过渡，不伴随着双折射的变化，也可以观察到准弹性中子散射。在PTTP而不是FS的情况下观察到TEG侧链动力学的紧固。因此，我们将这种过渡分配给TEG侧链的熔体，这些侧链在RT下促进动力学秩序，但如果结晶，可能会在RT以上引入额外的可逆结构转变，导致热不稳定性。对侧链极性和结构动力学的更深入理解可以帮助指导材料设计和导航电子电荷传输和水溶胀之间的复杂平衡，寻求许多新兴的有机电子和生物电子应用。
2021-04-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Temperature dependent photoluminescence of organic semiconductors with varying backbone conformation
我们目前的光致发光研究作为一个功能的温度从一系列的共轭聚合物和共轭分子具有明显不同的骨干构象。本文研究的有机材料有：平面甲基化梯形聚对苯撑、半平面聚芴和非平面对六苯撑。在长链聚合物中，光致发光跃迁能随着温度的升高而发生蓝移。另一方面，共轭分子的跃迁能随着温度的升高而发生红移。解释无机半导体中带隙能量的温度依赖性的经验模型可以扩展到解释共轭分子中跃迁能量的温度依赖性。
2002-06-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Ion exchange gels enhance organic electrochemical transistor performance in aqueous solution
基于共轭聚合物的有机电化学晶体管（OECTs）正在研究从生物化学传感到神经接口的应用。虽然正在开发新的共轭聚合物，可以将数字电子产品与生命的水化学物质相结合，但过去几十年开发的绝大多数高性能，高迁移率有机晶体管材料在吸收生物相关离子方面非常差。在这里，我们将离子交换凝胶到OECT中，证明这种结构能够从溶液中吸收生物相关的离子，并将更大、更疏水的离子注入到多个疏水共轭聚合物中的底层聚合物半导体活性层中。使用聚[2，5-二（3-十四烷基噻吩-2-基）噻吩并[3，2-b]噻吩]（PBTTT）作为模型半导体活性层和离子液体1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺（BMIM TFSI）和聚乙烯偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物（PVDF-HFP）作为离子交换凝胶，我们证明了OECT装置的灵敏度提高了四个数量级以上，离子注入动力学提高了一百倍。我们证明了离子交换凝胶OECT记录生物信号的能力，通过测量的捕蝇草植物的动作电位。这些结果显示了使用界面工程来开辟更广泛的有机半导体材料作为可以通过水溶液门控的OECTs的可能性。
2019-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Unraveling the Role of Morphology on Organic Solar Cell Performance
基于聚合物的有机光伏（OPV）技术为太阳能转换提供了相对便宜的选择，只要其效率增加超过当前水平（6-7%），并且操作寿命显著改善。这种太阳能电池的关键方面是分布式体异质结的复杂形态，其在光生激子到电子-空穴对的转换中起核心作用。然而，制造条件，可以产生最佳的形态仍然是未知的，由于缺乏定量的理解的过程变量对细胞形态的影响。在这篇文章中，我们开发了一个独特的工艺-器件联合模拟框架，该框架基于相场模型，用于相分离和自洽漂移扩散输运，以定量探索工艺条件（例如，退火温度、混合比、退火持续时间）对有机太阳能电池性能的影响。我们的研究结果解释了实验观察到的开路电压和短路电流的趋势，否则将被视为异常的传统太阳能电池的角度。除了为OPV技术提供优化框架外，我们的形态感知建模方法还非常适合于涉及多孔材料、嵌段共聚物、聚合物胶体、OLED器件等的各种问题。
2010-11-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
PFO-BPy Solubilizers for SWNTs: Modelling of Polymers from Oligomers
单壁碳纳米管（SWNTs）由于其优异的物理性能，嵌入有机聚合物中（聚合物-SWNTs杂化体系）是一种很有前途的有机光伏（OPV）材料。在SWNT分选和解束步骤中，已经使用聚合物如9，9-二辛基芴基-2，7-二基和联吡啶的共聚物（PFO-BPy）作为增溶剂。然而，建模聚合物-单壁碳纳米管混合系统，我们必须首先确定所需的最小的低聚物，以充分描述聚合物的电子和光学吸收特性。为此，我们使用时间依赖性密度泛函理论（TDDFT）来使用PFO-BPy和Py-PFO-Py结构单元的单体、二聚体和三聚体对PFO-BPy聚合物进行建模，还将其与无限长聚合物进行比较。我们发现Py-PFO-Py单体，具有缩短的侧链，已经在TDDFT的预期精度内描述了PFO-BPy聚合物。
2014-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
