پلیمرهای رسانا
چگونگی رسانش الکتریکی

همان‌طور که گفته شد، جریان الکتریسیته بی‌شک ناشی ازحرکت آزاد الکترون هاست. در جامدهایی که دارای شبکه ای گسترده از پیوندهای اتمی هستند، الکترون‌ها درون و میان حالت‌های مجزای انرژی، که نوار انرژی نامگذاری می‌شود، حرکت می‌کنند. هر نوار انرژی ظرفیتی معین برای الکترون‌ها دارد و می‌تواند خالی هم باشد. برای انتقال جریان الزاماً نباید نوار انرژی کاملاً پُر یا خالی باشد. در فلزات نوارهای انرژی کاملاً پُرشده نیستند؛ به این دلیل الکترون‌های موجود در آن‌ها تحرک و آزادی کافی برای رسانش الکتریکی دارند. نوار انرژی در اجسام عایق و نیم‌رسانا کاملاً پُر یا کاملاً خالی است. بالاترین نوار که الکترون اشغال کرده نوار والانس (VB) و پایین‌ترین نوار خالی که در بالای آن است نوار رسانایی (CB) نامگذاری می‌شود که با ویژگی‌های الکتریکی ذاتی (حقیقی) مواد محاسبه می‌شود.
در عایق‌ها این دو نوار با یک شکاف بزرگ انرژی از یکدیگر جدا شده‌اند. در نیم‌رساناها این شکاف تا اندازه ای کوچک‌تر است؛ بنابراین الکترون‌ها تنها با جذب انرژی از یک منبع گرمایی یا نوری می‌تواننند از این شکاف عبور کنند.
وضعیت الکترونی پلیمرها مانند عایق‌ها و نیم‌رسانا هاست: نوار والانس آن‌ها پُر و نوار رسانای‌یشان خالی است و میان این دو نوار یک شکاف بزرگ انرژی (منطقه غیرمجاز) قرار دارد. پلیمرهای رسانا با تکرار پیوندهای دوگانه به‌طور مزدوج از پلیمرهای معمولی متماییز می‌شوند. در حالت خنثی دو گونه نوار انرژی که مربوط به الکترون‌های π است، وجود دارد:
اوربیتال‌های مولکولی پیوند نوار والانس (VB) را تشکیل می‌دهند.
اوربیتال‌های مولکولی ضد پیوندی نوار رسانیی را تشکیل می‌دهند.
شکاف انرژی بین دو نوار به همان ترتیبی است که در نیم‌رساناها وجود دارد: اغلب بزرگتر از 1eV (مانند پلی استیلن) است و گاهی به چندین الکترون ولت نیز می‌رسد (مانند پلی تیوفن و پلی پیرول). این موضوع آشکارا علت نبود رسانش را در پلیمرهای رسانا در حالت خنثی، با وجود داشتن سامانه مزدوج بالای پیوندهای دوگانه، بیان می‌دارد. بیشتر پلیمرهای رسانا در گذشته در حالت خنثی تهیه شده بودند ولی، به رسانایی آن‌ها تنها در دو دهه پیش، پس از فرایند آلایش کردن، پی برده شد. در نیم‌رساناهای معدنی خالص (مانند سیلیکون) نیز وضعیتی همانند حاکم است. در هر حالت، رسانش الکتریکی تنها در حالتی برقرار می‌شود که ناخالصی‌هایی مناسب برای ایجاد سطوح انرژی غیرمجاز در شکاف انرژی وجود داشته باشند. این سطوح باید به اندازه کافی به نوار رسانایی (ناخالصی‌های الکترون دهنده که موجب رسانایی گونه n می‌شود) یا متناوباً به نوار والانس (ناخالصی‌های الکترون پذیر که حفرات را در نوار والانسی ایجاد می‌کنند و به دنبال آن موجب ایجاد رسانش گونه p می‌شوند) نزدیک باشند. این مکانیسم بسیار ساده به درک مفهوم سولیتون، پلارون و بای پلارون، که مسئول افزایش رسانش الکتریکی در پلیمرهای رسانا هستند، کمک می‌کند.
رسانش الکتریکی در پلیمرهای ذاتاً رسانا ناشی از حاملان متحرکی است که در اثر آلایش کردن در سامانه الکترونی π به دست می‌آیند.
با آلایش کردن، یعنی با برداشتن الکترون‌ها از نوار والانس (آلایش مثبت)، یا افزدون الکترون به نوار رسانایی (آلایش منفی) بار الکتریکی به پیکره زنجیره پلیمری القا و موجب دگرگونی جزئی ولی مهم در موقعیت (ژئومتری) اتم‌های محل القای بار می‌شود. این دگرگونی جزئی یکی از سه گونه جزیره بار را (که سولیتون، پلارون و بای پلارون نامگذاری می‌شوند) به وجود می‌آورد.
در سطوح پایین آلایش کردن این بار ثابت اند و در سطوح بالاتر به دریای دژنره شکلی، که همانند رفتار فلزی است، تبدیل می‌شود به‌طوری که شمار زیادی از اتم‌های کربن را زیر پوشش می‌گیرد؛ بنابراین منطقه پیوند انرژی به دست آمده از این جزایر در شکاف انرژی گسترده‌تر می‌شود. حتی در آلایش کردن‌های بسیار بالا (یک عامل آلایش‌کننده به ازای یک مونومر) ناحیه سطوح انرژی به دست آمده از جزایر به قدری گسترش می‌یابد که با نوارهای والانس یا نوار رسانایی همپوشانی می‌کند.
اندازه آلایش کردن عاملی بسیار مهم در اندازه رسانایی پلیمر است. زنجیره‌های کوتاه و ناخالصی‌ها، با ایجاد نقص در شبکه بلوری پلیمر، موجب کاهش رسانایی می‌شوند.
برای کنترل رسانایی در طول آلایش کردن، با به‌کارگیری عامل‌های آلایش کم خطرتر و یافتن روش‌های آلایش کردن آسان و قابل کنترل، کوشش‌هایی شده‌است. مانند جایگزین‌های آلایش کردن که در زیر آورده شده‌اند:
کاشت یون
آلایش کردن مشبک
آنیله کردن
و غیره