嵌段共聚物胶束的功能化及应用是高分子自组装领域的热点研究方向之一，并且近年来已经在许多方面取得了显著的进展。然而，关于导电聚合物的胶束化，及其导电性质的表征方面的研究还相对较少。
近日，
英国布里斯托大学
Ian Manners教授
研究组联合
Charl Faul教授
研究组
报道了
利用结晶驱动自组装方法中的热致“自成核”法，将聚噻吩嵌段共聚物
，regioregular poly(3-hexylthiophene)-
b
-regiosymmetric poly(3-hexylthiophene)（
rr
P3HT-
b
-
rs
P3HT)，
在溶液中组装成为长度均一且可控的柱状胶束（组装过程如图1所示）
。由于溶解性的差别，
rr
P3HT嵌段形成胶束核，而
rs
P3HT嵌段形成胶束壳。这种核壳结构大幅提高了胶束的胶体稳定性，使得作者可以对其进行进一步的操作，从而精确地控制柱状胶束长度。
图1. (a)
rr
P3HT-
b
-
rs
P3HT嵌段共聚物的化学结构及热致“自成核”法组装过程； (b)
rr
P3HT48-
b
-
rs
P3HT43，及(c)
rr
P3HT106-
b
-
rs
P3HT47所组装成的柱状胶束透射电镜图；(d-f)
rr
P3HT106-
b
-
rs
P3HT47组装成的不同长度的柱状胶束透射电镜图；(g) 加热温度对柱状胶束长度的影响。
在胶束的导电性质表征方面，首先作者使用了隧道原子力显微镜证明了
rr
P3HT-
b
-
rs
P3HT胶束的半导体性质。作者进而利用这些胶束制备了场效应晶体管，并且在对比实验中，测试了另一种以聚苯乙烯为壳、
rr
P3HT为核的柱状胶束，以及相应的
rr
P3HT均聚物。通过这些实验，作者发现了空穴迁移率与
rr
P3HT分子量成正相关，并且不会受到胶束的成壳嵌段的影响。
在进一步的实验中，作者利用长度均一的
rr
P3HT-
b
-
rs
P3HT胶束制备了场效应晶体管，并发现了其空穴迁移率与胶束长度呈现超线性关系（如图2所示）。并且，通过将胶束进行取向排列，可以使得空穴迁移率大幅提高。在文章的最后，作者指出，尽管该工作中得到的空穴迁移率与文献中报道的最高纪录相比存在一定差距，但是该工作的主要目的是证明这一结晶驱动自组装方法在导电嵌段共聚物体系中的可行性，为这一领域将来的发展提供一个新的思路。
图2. (a) 利用柱状胶束制备的场效应晶体管中空穴传导方式的示意图；(b) 空穴迁移率与柱状胶束长度的关系；(c) 经过取向排列后柱状胶束的原子力显微镜图；(d) 柱状胶束经过取向排列后制备场效应晶体管的表征结果。
文章的共同第一作者是Manners组的
博士后李霄羽
（入选中组部第十三批青年千人，现已入职北京理工大学）和Faul组的2017届
博士生Piotr Wolanin
。该研究还得到了欧洲同步辐射实验室、瑞士洛桑联邦理工学院、多伦多大学、英国Folium光学公司等单位的相关研究人员大力支持。
相关研究结果以Uniform electroactive fibre-like micelle nanowires for organicelectronics为标题发表在近期的Nature Communications上。
参考文献：
Li X, Wolanin P J, MacFarlane L R, et al. Uniform electroactive fibre-like micelle nanowires for organic electronics[J]. Nature communications, 2017, 8: 15909.
链接：
https://www.nature.com/articles/ncomms15909
来源：高分子科学前沿
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