共轭自由基聚合物

室温量子相干

经由双自由基单体直接共聚构建的稳定共轭聚自由基，兼具均衡双极输运与室温量子相干特性，为自旋电子学与量子信息器件提供可加工的关键高分子材料。

刘昊 · Li, Wenhao · Yi, Yang · Zhang, Zihong · 赵岩 · Yang, Kun · 曾泽兵

Angewandte Chemie - International Edition 2025

具体参数

空穴迁移率

{'zh': '0.41', 'en': '0.41'} cm2 V-1 s-1

电子迁移率

{'zh': '0.38', 'en': '0.38'} cm2 V-1 s-1

纵向量子相干时间

{'zh': '1.88', 'en': '1.88'} μs

最大双自由基特征

{'zh': '0.88', 'en': '0.88'}

技术优势

合成思路简单

只需将双自由基单体与DPP单元直接共聚，即可获得稳定共轭聚自由基，避免了复杂的后修饰步骤。

室温量子相干

聚合物薄膜在室温下表现出吸引人的量子相干时间（T1=1.88 μs, T2=218 ns），有望用于量子信息处理。

均衡双极输运

薄膜态空穴和电子迁移率几乎相当（0.41/0.38 cm² V⁻¹ s⁻¹），有利于制备高性能双极型场效应晶体管。

近红外吸收超1000 nm

共轭聚自由基在近红外区有强吸收，拓展了其在近红外光电器件和生物成像中的应用潜力。

应用场景

• 自旋电子学：提供具有稳定自旋离域结构的聚合物，可直接用于制备自旋阀、磁阻器件等。
• 量子信息器件：室温下长量子相干时间使其可作为量子比特的候选材料，用于量子信息处理和存储。
• 近红外光电器件：强烈近红外吸收（>1000 nm）可替代传统窄带隙材料用于红外光探测器、太阳能电池等。
• 导电高分子：融合导电聚合物可加工性与自由基自旋特性，为功能化导电高分子提供新策略。
• 双极型有机场效应晶体管：均衡且高的空穴/电子迁移率（0.41/0.38 cm² V⁻¹ s⁻¹）可直接作为双极型OFET的活性层。