有机物的电磁学性质.PDF

2019/7/5 有机物的电磁学性质 电磁学课后对于有机物电学性质的思考和总结 答辩人：王子洋答辩人：王子洋 指导教师：余庆选指导教师：余庆选 目 录 1 由导电高分子引起发的思考 2 有机导体与半导体 3 有机超导体 4 参考及致谢 2019/7/5 01 导电的高分子 Conducting Polymer 导电的高分子 一直以来，高聚物都被认作是良好的绝缘体；其介电常数ε 满足： C ε C 其物理意义在于判断高聚物电容器储电能力的大小，在分子角度上则是高聚物分子的极化能力 的强弱，现在我们就有两个分析高聚物极化能力的参数，宏观介电常数ε和微观分子激化率α。其 关系满足Clausius-Mossotti方程： = πNα P 式中，ε 为直流电场中的静电介电常数，M为高聚物的相对分子质量；ρ为密度，N为阿伏伽德 罗常数； P为摩尔极化度；α为分子极化率，α=α +α +α ，α+ 为电子极化率，α 为原子极化率。 e a 0 e a 2019/7/5 导电的高分子 下图为绝缘高分子极化示意图 无电场时 分子无规则排布 加上电场后被极化 在极短的时间内完成极化 极 化 的 四 种 方 式 电子极化 离子极化 原子极化 偶极极化 导电的高分子 但是到了1970s，Shirakawa实验室的一名研究生使用了一千倍于正常值的Ziegler-Natta催化剂，合 成了具有金属光泽的聚乙炔膜，但是刚刚合成的聚乙炔膜并不具有优异的导电性，而是表现出特别的 半导体特性，而后，对其进行像增强半导体导电性的处理即掺杂，发现少量的掺杂只能很少的提升导 电性，但是当掺杂达到百分之一数量级时，却具有和Cu一样数量级的导电性。 反式聚乙炔 起初我们预测有机导体一定是来源于Π体系的共轭。我们首先用一维势箱来解释： 根据一维的Schro dinger方程： ψ x Eψ x ， 其中ψ x 为一个波函数，令ω ，则有： ψ x =Acosωx Bsinωx E ， (1) a为势箱长度，h为普朗克常量，n为主量子数