Karakterisering van de 1t-elektronenstruktuur in poly(isothianafteen) met 13C-NMR technieken: Aromatische versus quinoidale struktuur

Abstract

Een algemene uitdaging in het domein van de geleidende polymeren is het achterhalen van structuur-eigenschappen relaties teneinde te voorspellen welke chemische structuur vereist is voor welbepaalde elektrische eigenschappen. Poly(isothianafteen) (PITN) is het eerste voorbeeld van een transparant (na dopering) hoog geleidend polymeer en wordt gekenmerkt door een hoge intrinsieke geleidbaarheid. Deze eigenschappen zijn toe te schrijven aan de kleine bandafstand (Eg = 1 eV). Bovendien vertoont dit polymeer een opvallende stabiliteit onder atmosferische omstandigheden. Aangezien de bandafstand sterk gecorreleerd is met de 1t-elektronenstruktuur werd deze in dit werk op een experimentele wijze onderzocht. In eerste instantie werden twee nieuwe routes ontwikkeld voor de synthese van PITN (hoofdstuk 3). Hierbij werd het monomeer 1,3-dihydrobenzo[c]thiofeen 8 (of het overeenkomstige sulfoxyde 9) gepolymeriseerd met N-chloorsuccinimide (NCS) in CCl4. Deze nieuwe materialen vertoonden vergelijkbare karakteristieken als PITN dat gesynthetiseerd werd volgens literatuurprocedures. De meest interessante route (voor onze doeleinden) bleek deze te zijn waarin het sulfide §.. gepolymeriseerd werd met 2.5 equivalenten NCS. Hierbij werd in een korte tijd (1 h) een materiaal bekomen met een hoge opbrengst (90 %) dat tevens de minst brede banden vertoonde (na dedopering) in de 13C-CP/MAS NMR spectra. Tijdens de synthese werd dit materiaal echter gedopeerd (16 mol%/repeterende eenheid) zodanig dat het voor de structuuranalyse van de neutrale vorm van PITN gededopeerd (NH4OH) diende te worden. (uittreksel uit samenvatting)