本文刊载于《科学观察》2006年第1卷第5期P58-P59。
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我们知道，有机聚合物能够导电，但是为了制备出有用的聚合物晶体管，则需要电子和电子空穴的移动，换言之，聚合物需要提供n型和p型两种形式的导体。然而，虽然后一种类型早在十几年前就为人们所了解，但前一种类型至今仍是非常难以理解。理论上，电子是能够像电子空穴那样沿着导电聚合物链的主链移动的，但是它们似乎更倾向到别处去。但是，它们会到哪里呢？本期热点论文第4篇介绍了Lay-Lay Chua等人（英国剑桥大学卡文迪什实验室和新加坡国立大学）在此领域所取得的突破性进展，并对上述问题做了回答。
研究结果表明，在半导体和通常所使用的二氧化硅绝缘层之间界面处的羟基基团可以俘获电子，当电子不能接触这些基团的时候，人们即可以观察到n型导体状态。研究人员借助多次反射ATR-FTIR光谱重点研究了O—H在3 630cm-1处的伸缩振动，证实了俘获电子的存在。在10000℃温度现生长的标准二氧化硅晶体，其表面每平方厘米大约有1013个SiOH基团，似乎是很多，但事实上，从原子尺度衡量，基团数目却相对少，不过，尽管如此，这些基团仍然能够使导体聚合物失去运输电子的能力。
解决这个问题的方法是在二氧化硅和半导体聚合物之间插入一层绝缘材料，这样一来，具有此绝缘材料的装置显示出了不受限制的电子流。BCB（benzocyclobutene苯并环丁烯的简称）是该论文首选的绝缘材料，但是也可以使用其它的绝缘材料譬如聚乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯。论文4尽可能地展示了依赖于晶体管沟道里电子-空穴俘获进行工作的发光晶体管。（剑桥大学的Jana Zaumseil 及其同事最近在Nature Materials上发表了相关的论文，5[1]：69-74，2006）
另一篇值得关注的是第9篇论文。该论文的发表对今后所有有机半导体聚合物的合成肯定会有积极的意义。这篇来自达拉斯得克萨斯大学Sanjeev Manohar研究组的文章指出，“纳米纤维晶种”是用来培育大量导体聚合物（聚苯胺）的上佳方法，并且这种方法不需要传统的模板、表面活性剂、聚合物或者有机溶剂的配合。此技术是把少量的纳米纤维作为种子用于聚合物的生长。对于文献中所报道的聚苯胺令人费解的行为，Manohar认为可以通过其中存在痕量杂质（如纤维细毛和灰尘）加以解释。的确，不同的研究人员制备出的样品永远不会是相同的。(www.xing528.com)
Manohar的研究所基于的理论依据是：聚合物纳米结构在聚合反应开始就已形成，并且会在余下的大量聚合物形成过程中起着调配的作用。研究小组测试了许多有机、无机、生物体系的纳米纤维。当他们在实验中加入1mg纳米纤维作为种子的时候，产物则全部是纳米纤维，与此相反，如果没有种子的诱导，产物则为颗粒状聚合物。在室温下，研究组仅通过一步且在不需要其他化合物的条件下合成大量的导体聚合物聚苯胺纳米纤维，而这实际上是绿色化学的方法。同时，他们已将这种种子方法扩展到了所有主要的导体聚合物纳米纤维合成领域。（参阅X.Y.Zhang等，Chemical Communications，42；5328-30，2005；X. Y.Zhang 和S. K. Manohar, Journal of the American Chemical Society,126[40];12714-5,2004.）
目前，Manohar正在合成有序的导体聚合物纳米纤维和有序的可生物降解的用于组织工程如细胞支架(cellular scaffolds)的聚合物纳米纤维。他预测这将是有机材料新纪元的开始。在接受本刊采访时他这样说道：“我冒昧地认为，我们在机缘巧合的条件下发现了第一例类似于无机结晶过程的有机物，并且可以通过增加晶种能显著地改变其晶体的形状和生长。迄今为止，我们只能制备纤维或球状的聚合物，但是我非常期待我们还可以制备出其他形状且带有预先选定性质的聚合物。”
翻译：朱海峰 审校：马建华
黑体, SimHei; background-color: rgb(255, 255, 255);">*John Emsley 博士，英国剑桥大学化学系
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