導電高分子是什麼

導電高分子是什麼?

所有的導電高分子都屬於所謂的”共軛高分子”。共軛高分子最簡單的例子是聚乙炔。它由長鏈的碳分子以sp²鍵鏈結而成(見圖)。由於sp²鍵結的特性，使得每一個碳原子有一個價電子未配對，且在垂直於sp²面上形成未配對鍵。我們可以想像，相鄰原子的未配對鍵的電子雲互相接觸，會使得未配對電子很容易沿著長鏈移動。

然而，實際的情況較為複雜，未配對電子很容易和鄰居配對而形成”單鍵-雙鍵”交替出現的結構。這種轉變稱為配對化(dimerization)，物理上稱為派若斯(Peirels)不穩定性。

為了使共軛高分子導電，必須要做參雜。這和半導體經過參雜後可以經由荷電載子提高導電度類似。發現導電高分子的故事是蠻具戲劇性的。在七零年代初，日本化學家白川英樹找到一個合成聚乙炔的新方法。有一次由於疏忽，多加了一千倍的催化劑，令他驚訝的是，這因此形成一個漂亮的銀色薄膜。這薄膜是純度很高的順式聚乙炔。

同時，化學家笛米德(A.G. McDiarmid)和物理學家希格(A.Heeger)正在研究有金屬光澤的無機高分子硫化氮(SN)_x。笛米德在一次東京的研討會裡提到這項研究，後來白川和笛米德有機會碰面討論，當笛米德聽到白川發現了具銀色光澤的有機高分子，就邀請他到賓大訪問。白川以及來自台灣的博士後研究員姜傳康藉著加碘蒸氣改變聚乙炔的性質，令他們驚訝的是，順式聚乙炔的導電度因此增加了一百萬倍。第一個導電高分子就此誕生!

他們和同儕將發現發表在化學協會期刊的化學通訊，這是讓他們贏得2000諾貝爾獎的論文。姜傳康於1965年畢業於師大物理系，現在在美國的國家科技研究院(NIST)的高分子部門工作。

細節請看www.nobel.se/chemistry/laureates/2000/