新技术可能导致更灵活且坚固的软电子产品

一个陆军资助的研究团队能够量化聚合反应中单个分子的动力学和力学特性，第一次。这一突破是通过一种用于分析共轭聚合物的新技术实现的。

这些发现可能会导致更坚固、更灵活、更柔软的电子材料应用，比如软机器人和健康监测器。亚博网站下载

共轭聚合物实际上是一组分子沿着主干相连，可以吸收光和传导电子。这使得它们成为开发软光电子的理想选择，比如可穿戴电子设备。虽然这些聚合物具有高度的灵活性，但它们往往会聚集并从溶液中脱落，这使得它们难以进行整体研究。

由于其固有的光学和电子性质，缀合的聚合物是一种迷人的材料类，其由其聚合物结构决定。亚博网站下载这些材料与陆亚博网站下载军和国防部的许多感兴趣的应用是高度相关的，包括便携式电子设备，可穿戴设备，传感器和光通信系统．

美国陆军作战能力发展司令部，陆军研究实验室，项目经理Dawanne Poree博士

”迄今为止，遗憾的是，由于缺乏可行的工具来研究和关联其结构性质关系，难以为有针对性的应用开发有针对性应用的共轭聚合物，“博士博士补充道。

在美国陆军的资助下，康奈尔大学(Cornell University)的研究人员使用了他们在其他人造聚合物上首创的一种技术，即磁性镊子，这种技术使他们能够扩大和扭转共轭聚合物聚乙炔的单个分子。这项研究发表在Chem.杂志。

通过使用新型单分子的操纵和成像方法，本工作提供了共轭聚合物中的单链行为的首次观察，该缀合物为合理的设计和这些材料的加工奠定了基础，以实现广泛的应用亚博网站下载．

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以前试图改善共轭聚合物主要集中于化学衍生化的溶解度，这涉及用原子官能团改变结构。然而，该方法可以影响聚合物的固有特性。

共轭聚合物真的是一种原型。您始终修改它以为应用程序定制它。我们希望我们测量的一切 - 合成动力学的基本属性，机械性质 - 成为人们思考同一类别的其他聚合物的基准号码．

陈鹏博士，康奈尔大学Peter J.W. Debye教授，化学与化学生物学

2017年，陈的研究团队是第一个应用磁性镊子测量方法检查活聚合，在单分子水平观察。这种方法以前在生物物理领域中使用，以调查蛋白质和DNA，但没有人成功地将其扩展到合成聚合物的世界。

在这个过程中，聚合物链的一端附着在一个玻璃盖子上，而另一端则固定在一个小磁性颗粒上。然后，研究人员应用磁场来开发共轭聚合物，扩大或扭转它，并量化单个聚合物链的反应随着它的增长。由于体积很小，它们在溶液中保持溶解性，而散装则不能。

研究人员实时测量了含有数十万个单体单元的长链共轭聚合物的生长。他们观察到，这些聚合物的生长速度比非共轭的同类聚合物要快，每秒钟就会添加一个新的单体。

”我们发现，当实时生长时，这种聚合物形成了构象缠结。我们研究过的所有聚合物都有构象纠缠，但对于这种共轭聚合物，这种构象纠缠比较松散，允许它生长得更快，“补充说。

当研究人员拉动并拉伸单独的共轭聚合物时，一种称为力延伸测量的技术，它们能够评估这些共轭聚合物的刚性，并且更好地了解它们在各种方向上弯曲的同时，同时保持缀合和保持电子传导性。

该团队还发现，聚合物从一个单独的链条到理论上预测的下一个行为的不同机械行为表现出不同，但从未通过实验可视化。

结果证明了共轭聚合物在各种应用中的唯一性以及利用单分子操纵和成像方法对合成材料的功率。亚博网站下载

”现在我们有了一种新的方法来研究这些共轭聚合物是如何用化学方法合成的，以及这种材料的基本力学性质是什么。我们可以研究当您开始根据应用程序的目的调整这些基本属性时，它们是如何变化的。也许你可以使它在机械上更灵活，使聚合物更长，或者调整合成条件，以更快或更慢的方式合成聚合物，“陈某结束了。

期刊引用:

大标，S.，等．（2021）共轭聚合物的单链聚合动力学和构象力学。Chem.．doi.org/10.101016/j.chempr.2021.05.007．

来源：https://www.army.mil/