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由华威大学Giovanni Costantini教授领导的研究小组首次制作了有关共轭聚合物结构的详细图片。
虽然这些共轭聚合物一直需要它们的导电能力，但迄今为止，因为它们的结构不能以任何方式确定,它们也被描述成为不能在显微镜中显示的聚合物。然而这种新方法使科学家不仅可以确定其结构，而且可以用自己的眼睛清楚地观察它们。
共轭聚合物具有导电能力，因为它们是共轭分子链，其中电子可以通过其重叠的电子p轨道而自由移动，实际上，它们是特殊的分子链，此外，它们与半导体材料类似，因为它们具有能隙，这样它们可以在光伏（有机太阳能电池）和电子（塑料电子）方面应用。
通常，现代功能聚合物是共聚物，换句话说，它们由（完全规则的）一系列不同单体形成。这些单体的顺序在它们的光电特性中起着至关重要的作用，这种顺序性可以通过在制造聚合物的过程中单体错误的链接方式（特别是在合成这些材料时发生的聚合错误）使得整体链条遭到破坏。
然而，现有的分析技术在检测这些错误的类型和确切位置方面并没有有效方案。质谱分析不能用于此目的，因为较短的聚合物链更可能被电离，从而在光谱中被过度表示。
Costantini和他的同事提出并进行了一项完全创新的策略用来克服这一基本的分析困难。他们的基本概念非常简单，但同时也具有变革性：聚合物可以沉积在平面上，并在高分辨率扫描隧道显微镜（STM）下成像。
这一方案有效地证明了Richard Feynman在他著名的1959年的演讲中“底部有很多空间”提出一个有远见的假设，他在未来表示，“分析任何复杂的化学物质，每个人必须做的就是能够看到化学物质，看看原子在哪里。”
尽管STM的原子尺度分辨率对于这一目标来说是恰到好处的，但仍然存在问题挑战，首先，聚合物分子的链在真空中沉积而没有任何损伤，原子清洁和平坦的表面上是非常重要的。其次，实现这一目标的常规技术是加热分子材料直至其升华，然而，对于类似于聚合物的较大分子，这需要有效地熔化待研究的结构。
因此，研究人员选择了一种创新技术，通过一系列微小开口将聚合物云团喷射到真空室中，使单个有序层沉积到完全代表原始聚合物样品的表面上。通过这些层的STM生成精确分辨的图片，这样能明显显示了共轭聚合物的亚单体细节。
来自华威大学的Giovanni Costantini教授与帝国理工学院，剑桥大学和利物浦学院的科学家合作在2018年6月15日发表在《Science》杂志上的一篇名为“通过眼测序共轭聚合物”的论文中报道了该研究的成果。
研究人员采用的共轭聚合物结构的高分辨率STM图像的特殊细节可以帮助进行质量控制以及聚合物设计的微调，它们也可以用作类似于聚合物的知识产权（IP）护照照片的东西。研究人员提出，这种清晰准确的图像可以帮助合成研究人员准确地展示他们的研究成果，并且希望该研究成果设计信息通过支持IP保护应用程序而获得合法保护。
在他们的研究中，科学家通过研究共轭聚合物：“聚十四烷基二酮吡咯并吡咯-呋喃-共呋喃”证明了该创新方法的稳定性。这是一种基于DPP类的共轭聚合物，目前它在光电子器件中表现出一定的理想性能。
如果聚合物链以一个大“A”单体和一个较小“B”单体的依次散列形成，则该材料性能同样非常好。然而，在生产过程中可能会出现缺陷，从而阻碍了完美顺序，因而也削弱了其优良的导电和聚光特性。迄今为止，这种错误一直假设是在两个较大的“A”单体连接一起，从而形成BAAB序列结构。
当发生这些缺陷时，就共轭聚合物组装中的这些错误而言，会形成空隙或间隙。华威大学的带头研究人员成功地使用了他们的创新可视化方法，显然证明了所有这些空隙导致的缺陷，然后进一步放大聚合物链，准确地发现每个错误的单体序列。因此，令他们惊讶的是，他们没有发现预期的BAAB缺陷，而是ABBA缺陷。
华威大学化学系的物理学家乔万尼•科斯坦蒂尼教授说：“这种使亚共聚物具有亚单体空间分辨率的新能力使我们第一次通过简单地观察它来对聚合物材料进行排序。我们用这种技术制作的第一批非常详细影像，当合成聚合物的研究人员第一次看到它们时，他们喜出望外的印象让我想起了新父母对他们的第一次面对超声波扫描的反应。“
“这种将真空电喷雾沉积与高分辨率扫描隧道显微镜相结合的新技术除了代表重大的技术突破，也有可能彻底改变共轭聚合物应用相关领域的分析能力（在其他现有技术极极其有限的情况下）。”
“我特别感谢华威大学直接资助购买电喷雾沉积设备，这对于实现这一重大技术突破至关重要。”
题目为：Chance upon ABBA Flaws in Conjugated Polymers
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发表于 2018-6-21 10:37:37
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