低介电常数环脂溶剂中区域无规聚(3-十二烷基噻吩)对半导体碳纳米管的溶剂驱动分散研究

本文突破性地发现区域无规聚(3-十二烷基噻吩)(ra-P3DDT)在低介电常数环脂溶剂中可实现半导体单壁碳纳米管(sc-SWNTs)的高效分散，通过汉森溶解度参数(HSPs)分析揭示该过程受热力学驱动力主导而非聚合物构象，为共轭聚合物包裹法拓展了新型溶剂-聚合物组合体系。

　　

Highlight

本研究通过调节环脂溶剂的介电常数，首次实现区域无规聚(3-十二烷基噻吩)(ra-P3DDT)对半导体单壁碳纳米管(sc-SWNTs)的选择性分散，突破传统认知中必须使用区域规整聚合物(rr-P3DDT)的限制。

Results and discussion

如图1a所示，rr-P3DDT与ra-P3DDT具有显著不同的化学结构。核磁共振氢谱(¹H NMR)证实ra-P3DDT主链包含头-尾(HT)、尾-尾(TT)和头-头(HH)等多种连接方式。在甲基环己烷(MCH)、环己烷(CH)和环戊烷(CP)等低介电常数溶剂中，溶剂与聚合物侧链间的偶极相互作用减弱，使得即使共轭长度较短的ra-P3DDT也能实现SWNTs的有效包裹。吸收光谱和拉曼光谱证实了所得SWNTs的手性纯度。

Conclusions

研究表明ra-P3DDT分散sc-SWNTs的能力主要受热力学趋势而非聚合物链构象支配。该发现不仅深化了对共轭聚合物包裹法机理的理解，更拓展了适用于该方法的溶剂和聚合物选择范围。特别值得注意的是，ra-P3DDT能分离出更广手性角范围的SWNTs，这得益于其多样的聚合物-纳米管结合构型。