聚噻吩

聚噻吩 (PT) 是聚合的噻吩，一种硫杂环化合物。 母体 PT 是一种不溶性有色固体，分子式为 (C4H2S)n。 这些环通过 2 位和 5 位连接。 聚（烷基噻吩）在 3 位或 4 位具有烷基取代基。 它们也是有色固体，但易溶于有机溶剂。

PT 在氧化时变得导电。 导电性是由电子沿聚合物主链的离域作用产生的。 然而，电导率并不是电子离域引起的xxx有趣的特性。 这些材料的光学特性会响应环境刺激，随着溶剂、温度、应用电位和与其他分子结合的变化而发生显着的颜色变化。 颜色和电导率的变化是由相同的机制引起的，即聚合物主链的扭曲和共轭的破坏，这使得共轭聚合物作为可以提供一系列光学和电子响应的传感器具有吸引力。

PT是一种普通的有机聚合物，呈红色固体，难溶于大多数溶剂。 然而，在用氧化剂（电子受体）处理后，材料呈现深色并变得导电。 氧化被称为掺杂。 大约 0.2 当量的氧化剂用于将 PT（和其他导电聚合物）转化为最佳导电状态。 因此大约每五个环中就有一个被氧化。 使用许多不同的氧化剂。 由于氧化还原反应，聚噻吩的导电形式是盐。

原则上，PT 可以使用还原剂进行 n 型掺杂，但这种方法很少被实践。

在 p 掺杂后，形成称为双极化子的带电单元。 双极化子作为一个单元沿着聚合物链移动，并负责宏观观察到的材料电导率。 电导率可以接近 1000 S/cm。 相比之下，铜的电导率约为 5×105 S/cm。 通常，PT 的电导率低于 1000 S/cm，但许多应用不需要高电导率，例如 作为抗静电膜。

多种试剂已用于掺杂 PT。 碘和溴产生高导电性材料，由于卤素蒸发缓慢而不稳定。 有机酸（包括三氟乙酸、丙酸和磺酸）生产的 PT 的电导率低于碘，但环境稳定性更高。 尽管基质辅助激光解吸/电离质谱 (MALDI-MS) 研究表明聚 (3-己基噻吩) 也会被残留的氧化剂部分卤化，但与氯化铁的氧化聚合会导致残留催化剂的掺杂。 溶解在甲苯中的聚（3-辛基噻吩）可以用溶解在乙腈中的六水氯化铁溶液掺杂，可以流延成电导率达到1S/cm的薄膜。 其他不太常见的 p 掺杂剂包括三氯化金和三氟甲磺酸。

共轭 PT 的扩展 π 系统产生了这些材料的一些最有趣的特性——它们的光学特性。 作为近似，共轭主链可以被视为薛定谔方程盒中电子解的真实示例； 然而，精确预测定义明确的低聚物（噻吩）系统的吸收和荧光光谱的精细模型的开发正在进行中。 共轭依赖于芳香环的 π 轨道的重叠，这反过来又要求噻吩环共面。

共面环的数量决定了共轭长度——共轭长度越长，相邻能级之间的距离越小，吸收波长越长。 偏离共面性可能是xxx性的，这是由于合成过程中的错误连接或特别是庞大的侧链造成的； 或暂时的，由环境或绑定的变化引起。 骨架中的这种扭曲减少了共轭长度，并且增加了能级之间的分离。 这导致更短的吸收波长。

确定xxx有效共轭长度需要合成定义长度的区域规则 PT。 随着共轭长度的增加，可见光区的吸收带越来越红移，计算出xxx有效共轭长度作为红移的饱和点。