共軛高分子由于具有容易加工的特性，被廣泛應用于柔性顯示、太陽(yáng)電池、集成電路等領(lǐng)域，已經(jīng)成為高分子領(lǐng)域的重要分支。因此通過(guò)簡(jiǎn)單而行之有效的方法調控其形貌，從而顯著(zhù)提高其性能成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。

　　中國科學(xué)院長(cháng)春應用化學(xué)研究所楊小牛研究員等瞄準這一重要研究方向，以共軛高分子及其復合薄膜為研究對象，緊密?chē)@共軛高分子凝聚態(tài)結構與器件性能之間的關(guān)系開(kāi)展研究，從電荷傳輸能壘、共軛高分子結晶動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)等方面揭示了電荷輸運增強和復合薄膜形態(tài)精確調控機理，為制備高導電率的復合薄膜和高效聚合物太陽(yáng)電池提供必要的理論和實(shí)驗依據，日前該成果榮獲2014年吉林省自然科學(xué)獎一等獎。

　　他們率先發(fā)現絕緣基質(zhì)增強半導體高分子導電率和遷移率的現象，提出通過(guò)溶液自組裝的途徑實(shí)現兩相界面和相分離尺度控制的新方法，制備出導電性能優(yōu)異的半導體/絕緣體高分子復合材料。首次采用導電原子力、低溫變溫條件下的電荷傳輸行為等手段，詳細研究了絕緣基質(zhì)增強共軛高分子導電率的現象，揭示了電荷傳輸增強機理以及實(shí)現導電率增強的關(guān)鍵因素和必要條件，為開(kāi)發(fā)具有優(yōu)異導電性能、易加工、廉價(jià)和穩定的高分子復合材料開(kāi)辟了新途徑。

　　該研究首次提出并實(shí)現可控溶劑氣氛處理，率先獲得聚噻吩主鏈垂直于基底排列的新取向方式，突破了傳統的薄膜厚度對縱向電荷遷移率的限制；系統地研究了聚噻吩模型體系的結晶動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)行為，率先在可控溶劑氣氛/熱退火條件下實(shí)現了不同晶型之間的相互轉變，得出噻吩主鏈垂直于基底排列是熱力學(xué)穩定態(tài)的重要結論。提出利用共軛高分子的可結晶性在溶液中構建有序前驅體制備“電子墨水”的新方法，消除了熱退火等工藝對大面積器件制備工藝的限制，實(shí)現了一步法制備高結晶度、高遷移率、高光電轉化效率的光敏層工藝，形成了制備大面積聚合物太陽(yáng)電池的能力。

　　他們率先利用3D電子掃描重建技術(shù)實(shí)現真正意義上光敏層的三維立體結構可視化，揭示了電荷在光敏層中的傳輸機制，明晰了復合薄膜光敏層凝聚態(tài)結構調控的方向，構建了激子擴散、解離、電荷傳輸和凝聚態(tài)結構之間的三維立體模型，該模型成為有機電池領(lǐng)域的經(jīng)典模型，為聚合物太陽(yáng)電池效率提升奠定了堅實(shí)基礎。