İletken polimer

**İletken polimer** veya **kendiliğinden iletken polimerler** (ICP'ler) elektriği ileten organik polimerlerdir.  Bu tür bileşikler metalik iletkenliğe sahip olabilir veya yarı iletkenler olabilir. İletken polimerlerin en büyük avantajı, esas olarak dağılma özelliği ile işlenebilir olmalarıdır. İletken polimerler genellikle termoplastik değildir, *yani* termoform değildir. Ancak, yalıtıcı polimerler gibi, organik maddelerdir. Yüksek elektrik iletkenliği sunabilirler, ancak ticari olarak temin edilebilen diğer polimerlere benzer mekanik özellikler göstermezler. Elektriksel özellikler, organik sentez yöntemleri ve gelişmiş dispersiyon teknikleriyle ince ayar yapılabilir.

## Tarihçe
Polianilin, ilk olarak 19. yüzyılın ortalarında, anilinin asidik ortamda elektrokimyasal ve kimyasal oksidasyon ürünlerini araştıran Henry Letheby tarafından tanımlanmıştır. Azaltılmış formun renksiz olduğunu ancak okside olmuş formların masmavi olduğunu belirtmiştir.

İlk yüksek iletken organik bileşikler yük aktarma kompleksleriydi.  1950'lerde, araştırmacılar polisiklik aromatik bileşiklerin halojenlerle yarı iletken yük aktarma kompleks tuzları oluşturduğunu bildirdi.  1954'te, Bell Labs ve diğer yerlerdeki araştırmacılar, 8 ohm cm kadar düşük dirençlere sahip organik yük aktarma kompleksleri bildirdi.  1970'lerin başlarında, araştırmacılar tetratiafulvalin tuzlarının neredeyse metalik iletkenlik gösterdiğini buldu, 1980'de ise süper iletkenlik özelliğini gösterdi. Yük transfer tuzları konusunda geniş araştırmalar bugün devam etmektedir. Bu bileşikler teknik olarak polimer olmasa da, bu organik bileşiklerin akımı taşıyabildiğini gösterdi. Organik iletkenler daha önce aralıklı olarak tartışılırken, bu alan özellikle BCS teorisinin keşfedilmesini takiben süperiletkenlik tahmini sayesinde ilgi gördü.

1963'te Avustralyalı BA Bolto, DE Weiss ve arkadaşları 1 ohm-cm gibi düşük dirençlere sahip polipirol türevleri raporladı. Atıfları, benzer yüksek iletkenliğe sahip oksitlenmiş poliasetilenlerin birden fazla raporunu göstermektedir. Belirgin yük aktarma kompleksleri (bazıları süper iletken dahi olabilmektedir) haricinde, organik moleküller daha önceleri yalıtkan veya en iyi ihtimalle zayıf olarak ileten yarı iletkenler olarak kabul edilirdi. Daha sonra, DeSurville ve arkadaşları bir polianilin içinde yüksek iletkenlik olduğunu bildirdi.  Aynı şekilde, 1980 yılında, Diaz ve Logan elektrot görevi görebilecek polianilin filmlerini bildirdi.

Çoğunlukla 100 nanometreden daha ufak olan kuantum aleminde çalışırken, "moleküler" elektronik işlemler toplu olarak makro ölçekte gösterilebilir. Örneğin, kuantum tünelleme, negatif direnç, fonon destekli sıçrama ve polaronlar. 1977'de Alan J. Heeger, Alan MacDiarmid ve Hideki Shirakawa, oksitlenmiş iyot katkılı poliasetilende benzer yüksek iletkenlik olduğunu bildirdi.  Bu araştırma için, *"iletken polimerlerin keşfi ve geliştirilmesi için"* 2000 Nobel Kimya Ödülü'ne layık görüldü*.*  Poliasetilenin kendisi pratik uygulamalar bulamadı, ancak bilim adamlarının dikkatini çekti ve alanın hızlı büyümesini teşvik etti. 1980'lerin sonlarından bu yana, organik ışık yayan diyotlar (OLED'ler) iletken polimerlerin önemli bir uygulaması olarak ortaya çıkmıştır.

## Türleri
Lineer omurga "polimer karaları" (poliasetilen, polipirol, poliindol ve polianilin) ve bunların kopolimerleri, iletken polimerlerin ana sınıfıdır. Poli (p-fenilen vinilen) (PPV) ve çözünür türevleri, prototipik elektrominesans yarı iletken polimerler olarak ortaya çıkmıştır. Günümüzde poli (3-alkiltiyofenler) güneş pilleri ve transistörler için arketipik malzemelerdir.

Aşağıdaki tablo, bileşimlerine göre bazı organik iletken polimerler sunmaktadır. **İyi çalışılan sınıflar kalın olarak yazılmıştır** ve *daha az* **çalışılan sınıflar** *italiktir*. 

## Sentez
İletken polimerler birçok yöntemle hazırlanır. İletken polimerlerin çoğu, monosiklik öncüllerin oksidatif eşleşmesiyle hazırlanır. Bu tür reaksiyonlar dehidrojenasyon gerektirir:

: nH–[X]–H → H–[X]n–H + 2(n–1)H+ + 2(n–1) e-

Çoğu polimerin düşük çözünürlüğü zorluklar ortaya çıkarmaktadır. Bazı araştırmacılar, çözünürlüğü artırmak için monomerlerin bir kısmına veya tümüne çözünürlüğü arttırıcı fonksiyonel gruplar ekler. Diğerleri, sudaki nanoyapılar ve yüzey aktif cismi ile stabilize edilmiş iletken polimer yayılımlarının oluşumu yoluyla bunu ele alır. Bunlar arasında polianilin nanolifleri ve PEDOT: PSS bulunur. Birçok durumda, iletken polimerlerin moleküler ağırlığı, polietilen gibi geleneksel polimerlerden daha düşüktür. Bununla birlikte, bazı durumlarda, istenen özelliklerin elde edilmesi için moleküler ağırlığın yüksek olmasına gerek yoktur.

İletken polimerleri sentezlemek için kullanılan iki ana yöntem vardır, kimyasal sentezi ve elektro (ko) polimerizasyon. Kimyasal sentez, basit monomerlerin ısıtma, presleme, ışığa maruz kalma ve katalizör gibi çeşitli koşullar altına yerleştirilmesiyle monomerlerin karbon-karbon bağlarının bağlanması anlamına gelir. Avantajı, yüksek verimlidir. Bununla birlikte, son üründe olası birçok kirlilik vardır. Elektro (ko) polimerizasyon, reaktörler veya monomerler içeren üç elektrotun (referans elektrot, karşı elektrot ve çalışma elektrotu) çözeltiye eklenmesi anlamına gelir. Elektrotlara voltaj uygulanarak, polimerin sentezlenmesi için redoks reaksiyonu desteklenir. Elektro (ko) polimerizasyon ayrıca döngüsel voltaj ve sabit voltaj uygulanarak Döngüsel Voltametri ve Potansiyostatik yöntemle ayrılabilir. Electro (ko) polimerizasyonun avantajı, ürünlerin yüksek saflığıdır. Ancak yöntem bir seferde sadece biraz ürün sentezleyebilir.

## Elektriksel iletkenliğin moleküler temeli
Bu gibi polimerlerin iletkenliği çeşitli işlemlerin sonucudur. Örneğin polietilen gibi geleneksel polimerlerde, değerlik elektronları sp3 hibritlenmiş kovalent bağlarla bağlıdır. Bu "sigma bağlı elektronlar" düşük hareketliliğe sahiptir ve malzemenin elektriksel iletkenliğine katkıda bulunmazlar. Bununla birlikte, birleşik (konjuge) materyallerde durum tamamen farklıdır. İletken polimerlerin omurgaları, devam eden sp2 hibritli karbon merkezlere sahiptir. Her merkezde bir değerlik elektron, diğer üç sigma bağına dik olan pz yörüngesinde bulunur. Tüm pz yörüngeleri, birbirleriyle birleşik, geniş çaplı bir şekilde ayrılmış orbital kümesi ile birleşirler. Bu delokalize yörüngelerdeki elektronlar, malzeme bu delokalize elektronların bir kısmını çıkartan oksidasyon ile "katkılandığında" yüksek hareketliliğe sahip olur. Böylece, birleşik p-orbitalleri tek boyutlu bir elektronik bant oluşturur ve bu bant içindeki elektronlar kısmen boşaltıldığında hareketli hale gelir. İletken polimerlerin bant yapıları, sıkı bağlama modeliyle kolayca hesaplanabilir. Prensip olarak bu aynı malzemeler, başka türlü doldurulmamış bir bant üzerine elektron ekleyen indirgeme ile katkılanabilir. Uygulamada, birçok organik iletken, p tipi malzemeler verecek şekilde oksidatif olarak katlanmaktadır. Organik iletkenlerin redoks katkılanması, silikon yarı iletkenlerin katkılanmasına benzer, silisyum atomlarının küçük bir kısmı, n tipi ve p-tipi yarı iletkenler oluşturmak için elektron bakımından zengin, *örneğin* fosfor veya elektron-fakir, *örneğin* bor, atomlar ile değiştirilir.

Tipik olarak iletken polimerlerin "katkılanması", materyali oksitlemeyi veya indirgemeyi içerse de, bir protik çözücü ile ilişkili iletken organik polimerler "kendiliğinden katkılanır" olabilir.

Katkısız birleşik polimerlerin durumu yarı iletken veya yalıtkandır. Bu tür bileşiklerde, bant aralığı> 2 eV olabilir, bu termik olarak etkinleştirilen iletkenlik için çok büyüktür. Bu nedenle, politiyofenler, poliasetilenler gibi katkılanmamış birleşik polimerler yalnızca yaklaşık 10 −10 ile 10 −8 S/cm elektrik iletkenliğine sahiptir. Çok düşük katkılama seviyelerinde bile (

## Konuyla ilgili yayınlar

* Cassoux, P. (2001). "MOLEKÜLER METALLER: Değişim İçin Boş Kalmak". Bilim 291 (5502): 263–4. doi: 10.1126/bilim.291.5502.263. Sayfalar  11253216. 
* Hush, Noel S. (2003). "Moleküler Elektroniğin İlk Yarım Yüzdesine Genel Bir Bakış". New York Bilimler Akademisi'nin Yıllıkları. 1006: 1-20. Bibcode: 2003NYASA1006 .... 1H. doi: 10.1196/yıllıklar.1292.016. Sayfalar  14976006. 
* Bendikov, M; Wudl, F; Perepichka, DF (2004). "Tetrathiafulvalenes, oligoacenenes ve buckminsterfullerene türevleri: Organik elektroniklerin tuğla ve harcı" (PDF). Kimyasal İncelemeler. 104 (11): 4891-4945'te açıklanmaktadır. doi: 10.1021/cr030666m. Sayfalar  15535637. 
* Hyungsub Choi ve Cyrus CM Mody Moleküler Elektronik'in Uzun Tarihçesi,  Sosyal Bilimlerin Sosyal Çalışmaları, cilt 39. 
* Oberlin, A .; Endo, M .; Koyama, T. (1976). "Benzen ayrışma yoluyla karbonun filamentli büyümesi". Kristal Büyüme Dergisi. 32 (3): 335-349. Bibcode: 1976JCrGr..32..335O. doi: 10.1016/0022-0248 (76) 90115-9 sayılı belgeler. 
* FL Carter, RE Siatkowski ve H. Wohltjen (ed.), *Moleküler Elektronik Aletler*, 229-244, Kuzey Hollanda, Amsterdam, 1988.

## Dış bağlantılar

* Karbon Elektroniği için Polimer İletimi  - Bir ''Chem Soc Rev''   http://www.rsc.org/Publishing/Journals/CS/Index.asp  Alan Heeger’ın önsözüyle temalı konu