卫生间磨砂玻璃门图片 [一次偶然开启了有机电子之门]

　　在人们的印象中，有机材料，如塑料等，都是很好的绝缘体，很少有人会想到塑料也能导电。然而，现代化学的发展使得公众对有机导体这个名词开始关注起来。 　　 　　清华大学理学博士。主要研究领域为有机光电器件，研究重点包括有机膜层的界面问题、有机电致发光器件及相关机理等，并致力于推动有机电致发光显示器的产业化。
　　导电塑料的发现是科学上的一次偶遇。聚乙炔是早已被制备出来的一种材料，其发明者包括著名的匀相催化科学家Natta，但它只是一种黑色的粉末，没有什么用处。20世纪70年代前期，白川英树教授用一种新的方法合成了黑色聚乙炔薄膜。一次，他的学生看错了配方，误加入成千倍的催化剂，结果令人大吃一惊，合成了具有规整构造的漂亮的银白色薄膜。由于这种薄膜是一种共轭聚合物，具有大量离域的电子，因此，人们就提出一个问题:可不可以使这种材料具有像真正的金属那样的导电性能呢？
　　此时，在世界的另一边，化学家马克迪亚米德和物理学家黑格尔也正在合作从事无机聚合物的金属薄膜研究。1976年，在东京访问时，马克迪亚米德偶遇白川英树。当马克迪亚米德知道白川英树的发现后，他马上邀请白川英树去美国的费城宾夕法尼亚大学。在那里，他们通过加入碘蒸气来改变聚乙炔。掺杂后，材料的光学性质发生了改变。马克迪亚米德建议请当时同在该校任教的物理学家黑格尔来看看合成的薄膜。黑格尔的一个学生测量了碘掺杂的反式聚乙炔薄膜的电导性，结果竟增加了一千万倍，其导电率高达2×103 s/m，接近于良导体铜的导电率6×103 s/m。1977年，在纽约科学院国际学术会议上，白川英树将一个小灯泡连接在一张聚乙炔薄膜上，灯泡马上被点亮了。
　　1977年夏，黑格尔、马克迪亚米德、白川英树及他们的合作者在《JCS Chem. Commun.》杂志上发表了一篇题目为《导电有机聚合物的合成：聚乙炔的卤素衍生物》的论文，公布了他们的发现。这一发现被公认为是一项重要突破，三位科学家的携手合作使一个新领域诞生，并导致许多新的、令人激动的应用。2000年10月，由于导体塑料这一重要发现，三位科学家共同获得了诺贝尔化学奖。
　　
　　有机电子学应用广泛
　　
　　在那之后，很多研究者加入了对这项研究的角逐。例如，英国Duham大学的Jim Feast发现，通过加热一种可溶性前体化合物poly可以制备出密度更高和更容易加工的聚乙炔。而美国加州理工学院的Robert Grubbs则证明，通过对一种烷基取代的环辛四烯进行聚合，可以制备出能够进行模塑的聚乙炔。
　　迄今研究得最多的导电有机高分子聚合物是共轭有机高分子聚合物。目前已制成一批导电性和银、铜相当的聚合物，被称为有机金属。这些导电有机高分子聚合物，由于密度低、重量轻、成本低及易于加工等特点，在电子信息技术领域内有着广泛的用途。如聚乙炔可用于制造太阳能电池、轻质电线，还可用于制造高分子电池；聚苯并噻吩和聚吡咯作为透明电极用于特种扬声器；聚苯胺被用作电磁屏蔽的导体材料和腐蚀的抑制材料；掺入了聚苯乙烯磺酸的PEDOT被用作无滴摄影胶卷的防静电涂层，以及有机发光二极管的空穴注入电极;聚吡咯正被试用作为躲避雷达的吸收微波隐形涂料和各种传感器的材料；除了上述这些应用范围外，塑料导体还在电阻等电子器件的轻型化方面有广阔开发前景。聚噻吩、聚吲杂、聚呋喃及聚酞青化合物的导电率介于导电体和绝缘体之间，是著名的有机半导体，这些有机半导体和金属氧化物半导体一样，可制成各种电阻型气敏传感器。
　　目前有机电子学的研究主要集中在有机半导体领域，相关材料和器件的研究取得了日新月异的进展。有机半导体材料是指具有半导体性质的碳-碳双键有机化合物，其电导率为10-10～102 Ω/cm，它包括未掺杂的高共轭高分子材料及用碘或碘金属掺杂的具有电荷转移能力的高分子材料。经研究发现，众多有机半导体具有优异的光电特性，它是一种颇好的发光材料，适用于制作多种光电器件，如制造有机太阳能电池、有机发光显示器件、有机薄膜晶体管、有机激光器、有机传感器和有机存储器等，甚至可以用于制造有机集成电路。
　　由于有机导体、半导体首先是有机材料，所以它具有有机材料的拉伸性、弹性和柔韧性等优点，而且可以做得很细，所以在微电子领域具有重大的用途，有机材料将彻底改变电子线路和显示技术。使用有机电致发光平板显示技术（OLED）的有机全色彩显示将逐渐取代液晶显示（LCD）在膝上型计算机和桌面计算机上使用。这种显示器可以涂镀在柔软的塑料片上，而不使用LCDS那种易碎、重量大的玻璃基衬，且屏幕明亮，没有使用LCD时对观看方向的要求。此外，有机器件可以使用真空蒸镀、旋转涂布、喷墨打印等简单的工艺制备，生产成本低廉。考虑到载有个人信息的智能卡、大门进出卡等要低成本,但并不一定要高性能的电路的需求，则可预测不久的将来有机电路的应用范围将超过集成电路。
　　
　　有机电子学方兴未艾
　　
　　有机电子学的研究仍在发展中，有关有机材料的电子结构、电子迁移、能量传递、光电转换机理等仍然处于探索阶段，还没有形成公认合理的理论模型。有机材料在分子结构设计上的多样性是其相对于无机材料的一个重要优点，但是如何更好地根据需要设计满足要求的分子还缺乏有力的理论指导。另外，进一步提高有机材料的稳定性，不断探索新的器件结构和薄膜制备技术将是有机电子学面临的长期课题。几十年来，由于有机材料表现出不稳定性，用其大量制造太阳能电池、薄膜晶体管等设想始终没有实现。而且实现有机薄膜可靠电连接也相当困难，当其暴露在空气、水气或紫外线中时，电子学特性会急剧下降。另外，有机材料载流子低迁移率的特性也妨碍了其在高频（大于10MHz）条件中的应用。除了这些缺点外，有机材料的纯化和掺杂也十分困难。
　　虽然有机电子学还存在很多问题，但丰富多彩的有机材料为其应用提供了广阔的天地。目前在有机导电材料的研究方面，美国、英国、日本等国居于世界领先地位，并取得了很多重要成果。有机发光显示器已经进入产业化阶段，有机薄膜晶体管、有机太阳能电池等有机电子产品也取得突破性进展。2000年，美国著名的《科学》杂志将有机电子学取得的进展列为2000年十大科技成果之一，这些成果中包括人类基因组草图、科隆技术等重大发现。人们有理由相信：随着有机电子学研究的深入，有机电子器件制备工艺的完善，一个新的时代――有机电子时代必将到来。