堿式聚苯胺的高激發(fā)態(tài)極化子.pdf

1、近年來聚苯胺是導(dǎo)電高聚物的一個(gè)研究熱點(diǎn)。其導(dǎo)電機(jī)理既不同于金屬，又不同于無機(jī)半導(dǎo)體，它的載流子是由非線性激發(fā)態(tài)孤子、極化子和雙極化子等構(gòu)成。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)氧化態(tài)的聚苯胺施加壓力會(huì)引起其導(dǎo)電性能的提升，高遠(yuǎn)亮嘗試在理論上對(duì)高壓下聚苯胺的結(jié)構(gòu)及其導(dǎo)電性的變化進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)壓力使得聚苯胺的能隙減小。本文意識(shí)到，由于能隙變窄，兩能隙態(tài)中較低者εlow上的電子容易激發(fā)到較高者εhigh上，形成高激發(fā)態(tài)極化子。對(duì)于高壓下聚苯胺中可能存在新的載流子—高

2、激發(fā)態(tài)極化子，我們有必要在理論上做一些研究，為實(shí)驗(yàn)工作提供理論基礎(chǔ)。 本文以完全氧化態(tài)的聚苯胺—堿式聚苯胺(PNB)為研究對(duì)象，在Baranowski—Büttner—Voit(BBV)等人改進(jìn)的Ginder—Epstein(GE)模型基礎(chǔ)上首先研究了PNB聚合物體系基態(tài)的幾何結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)的鏈長(zhǎng)依賴關(guān)系；其次，對(duì)PNB聚合物高激發(fā)態(tài)中可能存在的極化子(以空穴極化子為例)進(jìn)行自洽變分計(jì)算，給出體系的幾何結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和光吸收譜；

3、進(jìn)而，我們對(duì)PNB聚合物內(nèi)的高激發(fā)態(tài)極化子產(chǎn)生穩(wěn)定過程進(jìn)行了半經(jīng)驗(yàn)的分子動(dòng)力學(xué)模擬。 首先，利用BBV等人改進(jìn)的GE模型計(jì)算了PNB在鏈長(zhǎng)N不同時(shí)的自洽變分基態(tài)。我們發(fā)現(xiàn)，體系的幾何結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)不僅與鏈長(zhǎng)Ⅳ有關(guān)，而且與體系單體數(shù)目的結(jié)構(gòu)有關(guān)。4n+2體系與4n體系有不同的電子態(tài)；當(dāng)N＜40，苯環(huán)扭角和能隙隨N的減小而增大，醌環(huán)扭角和鍵序波幅卻隨N的減小而減小；當(dāng)N＞＞40，這些差異都消失，體系趨于穩(wěn)啟。 其次，在改進(jìn)的

4、Ginder—Epstein模型下，得到了堿式聚苯胺的高激發(fā)態(tài)極化子。同普通極化子對(duì)比，它的晶格畸變更寬、更深，帶隙中的兩個(gè)缺陷能級(jí)更接近，其理論吸收譜只有一個(gè)低能峰(～1.2eV)并且強(qiáng)度提高～60％。取高等強(qiáng)度的電子—芳環(huán)扭角耦合，則高激發(fā)態(tài)極化子的激發(fā)能為12.65eV，較普通極化子的激發(fā)能提高1.27eV。這些差異為區(qū)分兩類極化子提供了判據(jù)。 進(jìn)而，我們對(duì)PNB聚合物內(nèi)的高激發(fā)態(tài)極化子的產(chǎn)生穩(wěn)定過程進(jìn)行了半經(jīng)驗(yàn)的分子動(dòng)力