從專欄頭像說起，聊一點點有機電子學

寫在前面：

作為一個剛剛步入有機電子學領域的萌新，雖然寫點專業的東西總是不免忐忑，但是依然選擇開了一個知識向專欄（誰讓我一不小心發現知乎用戶都可以寫文章了呢）。畢竟呢，如果能把一個東西寫出來才有一點底氣說自己懂了，所以，某個自我提高的過程get√。又一個當然了，行文過程中一定會竭力避免謬誤。

專欄的頭像來自一篇發表在期刊Advanced Materials上的工作，並被選作了當期封面（http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201570148/full）。工作漂亮，封面做的也超漂亮。當然，這次我只想說說這幅圖。

(⊙v⊙)嗯，不過由於我當年瀏覽文獻是並沒有特別留意，所以事實上這幅圖是我用Google搜出來的。剛開通專欄那會兒，我想對於有機電子學這一個術語來說，如何才能找到一個非常有代表性的專欄頭像呢？

想了想，果然是想不出來啊，於是藉助萬能的Google，用organic electronics作為關鍵詞搜圖，終於被我翻到了這個圖，有種眼前一亮的感覺。

首先，圖裡明顯的是一條印刷電路，很矚目，一看就是跟電路/電子有關，而離我們最近的放大部分特別說明了作為導電迴路的是有機物（聚合物）——用經典的球棍模型表示的。於是，兩個關鍵詞都到位了：「有機」和「電子」。真真是一幅好圖啊！

既然有機電子學名詞出來了，我們就來從基本的定義角度看看這到底是個什麼東西呢？

請出Wiki上的詞條解釋，這裡給出一小部分：

Organic electronics is a field of materialsscience concerning the design, synthesis, characterization, and application oforganic small molecules or polymers that show desirable electronic propertiessuch as conductivity.

Unlike conventional inorganic conductors andsemiconductors, organic electronic materials are constructed from organic(carbon-based) small molecules or polymers using synthetic strategies developedin the context of organic and polymer chemistry.

（翻譯一下就是：有機電子學是研究關於具有例如導電性等電學特性的有機小分子和聚合物的設計，合成，表徵和應用的一門材料科學。不同於傳統無機導體和半導體，這些有機電學材料是含碳的有機小分子和聚合物，可以用有機化學和高分子化學的一系列合成策略來合成得）

One of the promised benefits of organic electronics is theirpotential low cost compared to traditional inorganic electronics. Attractiveproperties of polymeric conductors include their electrical conductivity thatcan be varying the concentrations of dopants. Relative to metals, theymechanical flexibility. Some have high thermal stability.

（這段相比沒什麼意思，也先放這兒好了）

所以呢，這裡就提出來一個問題：有機物也是能導電的嗎？

最初人們認為有機物是以碳原子為基礎的絕緣體，通常不認為其能傳輸「電子」，比如塑料和橡膠一直用於包裹電線。直到上世紀70年代末，有機導電高分子的發現與發明給人們打開了一扇新的大門，艾倫·J·黑格、艾倫·G·馬克迪爾米德和白川英樹也因有關導電聚合物的發現而獲得了2000年的諾貝爾化學獎。

那麼，為什麼有機物也像導體一樣可以導電呢？首先在聚乙炔分子內的碳原子之間是通過交替的單鍵和雙鍵相連接，分子內存在一個大的π共軛結構，電子可以在較大的範圍內流動。而對於聚乙炔高分子導電的必要條件是需要一定的摻雜。摻雜的意思就是通過引入可以給出電子的電子給體或者可以接受電子的電子受體來使材料分子中引入電子或移除電子（相應產生空穴）而使得電子可以在材料介質中沿著分子而移動，從而產出導電性。對於聚乙炔來說，摻雜一定的碘元素（碘可以接受電子使聚乙炔分子內缺少電子產生空穴而導電）就可以使其導電性大大提高。——也就是說，最初導電高分子的實現是通過摻雜，使得分子內有了可以自由流動的電子，從而產生了導電性。

從最初導電高分子的首次被發明，到現在各種各樣的導電有機物被設計合成出來，當然隨著人們對有機電子學研究的深入，對於有機物導電機理也不斷有了新的認識，這裡不再多說。

有機半導體材料漸漸走入人們的研究視野，隨著有機半導體材料在發光二極體、場效應晶體管、太陽能電池中以及在存儲器件和各種有關感測器等等中的成功應用，其在電子工業中發揮著越來越重要的作用。而因為有機半導體具有低成本，可大面積製備，柔性，易於溶液法加工等優點引起了更多研究興趣。（比如專欄頭像，也是本文最上的配圖，就是用印刷的方法直接做出來的導電柔性電路喲）而且，有機物也可以通過結構設計實現對光、電、熱、化學等不同因素有響應的新材料。我們知道，結構決定性質，通過合理有效的分子設計，我們可以合成得到千千萬萬不同的具有預期功能的有機材料。

有機材料作為活性組分在各類光電器件中的應用，使得有機材料科學、電子科學以及信息科學既高度交叉又相互促進發展，由此誕生了一門新興學科——有機電子學。

那麼有機電子學現在有什麼應用呢，這裡需要指出與我們日常最相關的應用大概是OLED了。OLED即有機發光二極體，具體原理這回也不多說，以及常見的用作照明和屏幕顯示了。

終於，作為一個安卓粉，可以把Nexus 6P拉出來了——第一枚用AMOLED（主動矩陣有機發光二極體）做顯示的Nexus手機，然而並不是SuperAMOLED（此處殘念三星一下）。具體的知識作為一枚萌新，那個，等我再仔細學習一下這塊再展開細說。

看，我的Nexus 6P也長這樣！是需要亮的像素點才會主動發光亮起來噠！

參考

Wiki

《有機電子學》