Электропроводящие полимеры
Электропроводя́щие полиме́ры, органические макромолекулярные соединения, обладающие высокой электропроводностью в основном благодаря наличию системы сопряжённых химических связей; относятся к органическим проводникам. Основополагающие исследования по химии электропроводящих полимеров выполнены в 1970-х гг.: Сиракава Хидэки разработал метод селективного синтеза цис- и транс-изомеров полиацетилена, А. Хигер и А. Макдиармид обнаружили их электропроводящие свойства (Нобелевская премия, 2000). Наиболее изученные электропроводящие полимеры – полианилин, полиацетилен, полипиррол, политиофен, полифенилен, полифениленвинилен. Электропроводность электропроводящих полимеров может достигать значений 105–106 См·м–1.
Основным условием электропроводности полимеров является их внутримолекулярное строение, предполагающее возможность свободного перемещения заряда (электрона или дырки) вдоль полимерной цепи. Это возможно, если атомы углерода полимерной цепи находятся в состоянии sp2-гибридизации и располагаются на столь близком расстоянии друг от друга, что внешние орбиты электронов атомов углерода перекрываются. Дополнительным условием является допирование полимеров – процедура повышения концентрации носителей заряда в полимерном материале путём введения примесей органических или неорганических низкомолекулярных соединений (например, допирование полиацетилена иодом) или электрохимической обработки материала (например, протонирование-депротонирование полимерной цепи в полианилине). Электропроводящие полимеры могут обладать металлическим или полупроводниковым типом электропроводности. Для ряда полимеров, не имеющих сопряжения π-электронов вдоль полимерной цепи, также обнаружены (РФ; конец 20 в.) условия, при которых в них может возникать металлическая проводимость.
Электропроводящие полимеры отличают механические свойства, удобные при эксплуатации изделий из них (гибкость, низкая плотность), относительная простота селективного синтеза, широкий набор химических структур. В то же время существуют проблемы, связанные с нестабильностью свойств, особенно в условиях действия агрессивной окружающей среды. Бóльшая часть электропроводящих полимеров имеет дырочный тип проводимости, недостаточно высокие подвижности и концентрации носителей заряда по сравнению с неорганическими полупроводниками.
Электропроводящие полимеры используются для создания солнечных элементов, физических, химических, биологических сенсоров, светоизлучающих устройств, плоских дисплеев, работающих на принципах органических светодиодов и др.