中国科学院纳米系统与分层制造重点实验室--导电聚合物/石墨烯界面的分子取向
石墨烯和半导体聚合物已被广泛研究用于许多微电子设备中。对于具有层状结构和石墨烯半导体聚合物复合材料的设备，石墨烯和半导体聚合物之间的分子相互作用在确定界面性质和影响设备性能方面都起着重要作用。本研究利用和频发生（SFG）振动光谱法测定了三种不同侧链长度的聚噻吩（PTs）在PT/石墨烯界面上的分子取向。发现PT侧链越长，测得的PT主链倾斜角越大。因此，具有较长侧链长度的PT主链在石墨烯上采用了更平躺的姿势。不同侧链长度的PTs在PT/CaF2界面上的取向倾角变化趋势相同。当比较相同的PT骨架取向时，PT/石墨烯界面处的PT通常比PT/ CaF2界面处的PT更向下，这是由于PT骨架共轭环与石墨烯之间更强π−π 的分子间相互作用。界面上不同的PT主链取向可能是由于PT主链与底物之间以及侧链与底物之间的相互作用以及PT分子（包括侧链和主链）之间的分子间和分子内相互作用引起的。掩埋界面上PT骨架取向的确定有助于理解这些界面上的分子相互作用，有助于设计具有最佳结构和改进性能的聚合物/石墨烯界面。
图1 (a）SFG实验几何示意图。(b）不同侧链长度的铂衍生物的化学式。
图2. yyz（a）和yzy（b）磁化率张量元素的菲涅耳系数计算为空气/PT表面和PT/石墨烯界面的PT膜厚度的函数。石墨烯上（在CaF2衬底上）薄PT膜（c）和厚PT膜（d）的AFM图像。
图3. 从石墨烯上具有不同侧链长度的PT薄膜收集的SFG光谱：（a）薄PT薄膜的SFG ssp光谱，（b）薄PT薄膜的SFG ssp光谱，（c）厚PT薄膜的SFG ssp光谱，和（d）厚PT膜的SFG sps光谱。
相关研究成果于2021年由中国科学院纳米系统与分层制造重点实验室的Linjie Zhi课题组和密歇根大学化学系的Zhan Chen课题组共同发表在ACS Macromolecules（doi：10.1021/acs.macromol.1c00248）上，原文：Molecular Orientations at Buried Conducting Polymer/Graphene Interfaces。