Luận văn thạc sĩ kỹ thuật vật liệu nghiên cứu tổng hợp rod coil diblock copolymer trên cơ sở poly 3 hexylthiophene bằng phương pháp trùng hợp chuyển đổi gốc tự do nguyên tử sử dụng xúc tác quang hữu cơ

Luận văn tổng hợp rod coil diblock copolymer P3HT bằng trùng hợp gốc tự do ATRP xúc tác quang hữu cơ. Nghiên cứu kỹ thuật vật liệu mới, chuyên sâu.

• Tác giả: Nguyễn Hữu Tâm
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Trần Hà
• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG - HCM
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Vật Liệu
• Đề tài: Nghiên cứu tổng hợp rod-coil diblock copolymer trên cơ sở poly(3-hexylthiophene) bằng phương pháp trùng hợp chuyển đổi gốc tự do nguyên tử sử dụng xúc tác quang hữu cơ.
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Rod Coil Diblock Copolymer P3HT 55 ký tự

Các vật liệu polymer cấu trúc liên hợp đang thu hút sự quan tâm lớn trong cộng đồng khoa học. Trong số đó, rod-coil diblock copolymer dựa trên polymer P3HT đang nổi lên như một hướng đi đầy tiềm năng. P3HT (Poly(3-hexylthiophene)) là một polyme bán dẫn với nhiều ưu điểm vượt trội, bao gồm khả năng dẫn điện tốt, dễ dàng chế tạo và giá thành tương đối thấp. Sự kết hợp giữa đoạn rod cứng (thường là polyme liên hợp như P3HT) và đoạn coil mềm tạo ra vật liệu có cấu trúc nano độc đáo, mở ra nhiều ứng dụng mới trong các lĩnh vực như điện tử hữu cơ, quang điện và cảm biến. Việc kiểm soát cấu trúc và tính chất của rod-coil diblock copolymer là chìa khóa để khai thác tối đa tiềm năng của vật liệu này.

1.1. Cấu Trúc và Tính Chất Của Rod Coil Diblock Copolymer

Rod-coil diblock copolymer gồm hai phần: một đoạn cứng (rod) thường là polyme liên hợp có tính dẫn điện hoặc quang điện, và một đoạn mềm (coil) thường là polyme không dẫn điện. Sự kết hợp này tạo ra cấu trúc nano tự lắp ráp, nơi các đoạn rod có xu hướng tập hợp lại với nhau do tương tác pi-pi stacking. Độ dài và tỷ lệ giữa đoạn rod và coil ảnh hưởng đến hình thái học và tính chất của vật liệu. Cấu trúc nano này quyết định nhiều đặc tính quan trọng, bao gồm khả năng dẫn điện, độ bền cơ học, và khả năng hòa tan.

1.2. Ứng Dụng Tiềm Năng Của Polymer Rod Coil

Rod-coil diblock copolymer có nhiều ứng dụng tiềm năng trong các lĩnh vực khác nhau. Trong điện tử hữu cơ, chúng được sử dụng trong các transistor hiệu ứng trường hữu cơ (OFETs), điốt phát sáng hữu cơ (PLEDs), và pin mặt trời hữu cơ (PSCs). Cấu trúc nano của chúng giúp cải thiện khả năng vận chuyển điện tích và hiệu suất của thiết bị. Ngoài ra, chúng còn được sử dụng trong cảm biến, vật liệu quang điện, và các ứng dụng nano y học. Sự linh hoạt trong thiết kế cấu trúc và tính chất của polymer rod-coil mở ra nhiều cơ hội phát triển các thiết bị và vật liệu mới.

II. Thách Thức Tổng Hợp P3HT Rod Coil Diblock Copolymer 59 ký tự

Mặc dù có nhiều tiềm năng, việc tổng hợp rod-coil diblock copolymer trên cơ sở P3HT vẫn còn nhiều thách thức. P3HT thường được tổng hợp bằng phương pháp GRIM (Grignard Metathesis Polymerization), một phương pháp đòi hỏi điều kiện phản ứng nghiêm ngặt và khó kiểm soát cấu trúc phân tử. Hơn nữa, việc kết hợp P3HT với các polyme khác để tạo thành diblock copolymer đòi hỏi các phản ứng tương thích và hiệu quả. Một vấn đề lớn là sự tồn dư của xúc tác kim loại trong P3HT sau quá trình tổng hợp, có thể ảnh hưởng tiêu cực đến tính chất và ứng dụng của vật liệu.

2.1. Vấn Đề Tồn Dư Kim Loại Trong Quá Trình Tổng Hợp P3HT

Quá trình tổng hợp P3HT thường sử dụng các xúc tác kim loại như niken hoặc palladium. Mặc dù các xúc tác này hiệu quả trong việc tạo ra P3HT với độ dài mạch và độ điều hòa cao, nhưng việc loại bỏ hoàn toàn xúc tác kim loại sau phản ứng là rất khó khăn. Kim loại còn sót lại có thể làm giảm tính dẫn điện, gây ra sự suy giảm hiệu suất trong các thiết bị điện tử, và thậm chí gây độc hại trong các ứng dụng y sinh. Vì vậy, việc tìm kiếm các phương pháp tổng hợp P3HT không sử dụng xúc tác kim loại hoặc có thể loại bỏ kim loại một cách hiệu quả là một mục tiêu quan trọng.

2.2. Yêu Cầu Kiểm Soát Cấu Trúc Phân Tử Diblock Copolymer

Để khai thác tối đa tiềm năng của rod-coil diblock copolymer, việc kiểm soát chính xác cấu trúc phân tử là rất quan trọng. Điều này bao gồm việc kiểm soát độ dài của cả đoạn rod (P3HT) và đoạn coil, tỷ lệ giữa hai đoạn, và sự phân bố của các monome trong đoạn coil. Sự kiểm soát cấu trúc này ảnh hưởng trực tiếp đến hình thái học, tính chất, và hiệu suất của vật liệu. Các phương pháp tổng hợp truyền thống thường gặp khó khăn trong việc đạt được sự kiểm soát này, đòi hỏi sự phát triển của các phương pháp tổng hợp mới và tiên tiến hơn.

III. ATRP Quang Hữu Cơ Giải Pháp Tổng Hợp P3HT Diblock 57 ký tự

Phương pháp ATRP (Atom Transfer Radical Polymerization) sử dụng xúc tác quang hữu cơ nổi lên như một giải pháp đầy hứa hẹn để giải quyết các thách thức trong tổng hợp rod-coil diblock copolymer trên cơ sở P3HT. ATRP là một kỹ thuật trùng hợp có kiểm soát, cho phép kiểm soát độ dài mạch và cấu trúc phân tử một cách chính xác. Việc sử dụng xúc tác quang hữu cơ thay vì xúc tác kim loại giúp loại bỏ vấn đề tồn dư kim loại, đồng thời cho phép thực hiện phản ứng ở điều kiện nhẹ nhàng và thân thiện với môi trường. Phương pháp này mở ra cơ hội tổng hợp P3HT diblock copolymer với cấu trúc và tính chất được kiểm soát tốt.

3.1. Ưu Điểm Của Phương Pháp Trùng Hợp ATRP Quang Hữu Cơ

Trùng hợp ATRP quang hữu cơ có nhiều ưu điểm so với các phương pháp trùng hợp khác. Đầu tiên, nó loại bỏ hoàn toàn vấn đề tồn dư kim loại, giúp cải thiện tính chất và ứng dụng của polymer. Thứ hai, nó cho phép thực hiện phản ứng ở điều kiện nhẹ nhàng, thường là nhiệt độ phòng và dưới ánh sáng khả kiến hoặc UV. Thứ ba, nó cho phép kiểm soát độ dài mạch và cấu trúc phân tử một cách chính xác, tạo ra polymer với độ đa phân tán hẹp. Cuối cùng, nó sử dụng các xúc tác hữu cơ có sẵn và thân thiện với môi trường.

3.2. Cơ Chế Phản Ứng ATRP Sử Dụng Xúc Tác Quang Hữu Cơ

Cơ chế của ATRP quang hữu cơ dựa trên sự hoạt hóa xúc tác hữu cơ bằng ánh sáng. Xúc tác sau khi hấp thụ ánh sáng sẽ tạo ra các gốc tự do, khởi đầu quá trình trùng hợp. Quá trình trùng hợp được kiểm soát bởi sự cân bằng giữa các gốc tự do hoạt động và các gốc tự do không hoạt động, nhờ đó kiểm soát được độ dài mạch và cấu trúc phân tử. Ánh sáng đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sự hoạt động của xúc tác và kiểm soát tốc độ phản ứng. Cơ chế này cho phép thực hiện trùng hợp một cách hiệu quả và có kiểm soát.

IV. Nghiên Cứu Tổng Hợp P3HT b PMMA Bằng ATRP Quang Hữu Cơ 58 ký tự

Nghiên cứu này tập trung vào việc tổng hợp rod-coil diblock copolymer P3HT-b-PMMA bằng phương pháp ATRP quang hữu cơ sử dụng xúc tác pyrene và PPTh (10-(pyren-1-yl)-10H-phenothiazine). P3HT-b-PMMA là một diblock copolymer bao gồm một đoạn rod P3HT (poly(3-hexylthiophene)) và một đoạn coil PMMA (poly(methyl methacrylate)). Kết quả cho thấy phương pháp ATRP quang hữu cơ cho phép tổng hợp P3HT-b-PMMA với độ kiểm soát cấu trúc tốt và độ đa phân tán hẹp. Xúc tác PPTh cho thấy hiệu quả vượt trội so với pyrene, bao gồm hàm lượng xúc tác thấp hơn và độ chuyển hóa cao hơn.

4.1. Tổng Hợp P3HT Macroinitiator Từ P3HT Cấu Trúc Điều Hòa

Bước đầu tiên trong quá trình tổng hợp là tạo ra P3HT-macroinitiator. P3HT được tổng hợp bằng phương pháp GRIM sau đó được biến tính để gắn thêm nhóm chức có khả năng khởi đầu phản ứng ATRP. Quá trình biến tính bao gồm nhiều bước, bao gồm phản ứng Vilsmeier-Haack để tạo nhóm aldehyde, phản ứng khử để tạo nhóm alcohol, và phản ứng ester hóa để gắn nhóm ATRP. P3HT-macroinitiator đóng vai trò là chất khơi mào cho quá trình trùng hợp PMMA.

4.2. So Sánh Hiệu Quả Của Xúc Tác Pyrene và PPTh

Nghiên cứu so sánh hiệu quả của hai loại xúc tác quang hữu cơ: pyrene và PPTh. Kết quả cho thấy PPTh có hiệu quả vượt trội hơn pyrene. PPTh cho phép đạt được độ chuyển hóa cao hơn với hàm lượng xúc tác thấp hơn. Điều này có thể là do PPTh có khả năng hấp thụ ánh sáng tốt hơn và tạo ra các gốc tự do hiệu quả hơn. PPTh được đánh giá là một xúc tác quang hữu cơ đầy tiềm năng cho trùng hợp ATRP.

V. Ứng Dụng Tiềm Năng Diblock Copolymer P3HT b PMMA 55 ký tự

P3HT-b-PMMA có nhiều ứng dụng tiềm năng trong các lĩnh vực khác nhau. Với cấu trúc rod-coil, nó có khả năng tự lắp ráp thành các cấu trúc nano, có thể được sử dụng để tạo ra các màng mỏng có cấu trúc đặc biệt. P3HT-b-PMMA cũng có thể được sử dụng trong các thiết bị điện tử hữu cơ, như pin mặt trời hữu cơ và transistor hiệu ứng trường hữu cơ. Ngoài ra, với khả năng gắn các nhóm chức khác nhau vào đoạn PMMA, P3HT-b-PMMA có thể được sử dụng trong các ứng dụng cảm biến và nano y học.

5.1. Ứng Dụng Trong Pin Mặt Trời Hữu Cơ

P3HT-b-PMMA có thể được sử dụng như một lớp hoạt động trong pin mặt trời hữu cơ. P3HT đóng vai trò là chất hấp thụ ánh sáng và vận chuyển điện tích dương, trong khi PMMA có thể được sử dụng để cải thiện khả năng vận chuyển điện tích âm hoặc để tạo ra cấu trúc pha tách tốt hơn. Cấu trúc rod-coil có thể giúp cải thiện hiệu suất của pin mặt trời hữu cơ.

5.2. Ứng Dụng Trong Cảm Biến Hóa Học

Bằng cách gắn các nhóm chức nhạy cảm với các chất hóa học khác nhau vào đoạn PMMA, P3HT-b-PMMA có thể được sử dụng trong các cảm biến hóa học. Khi có sự tương tác giữa chất cần phát hiện và nhóm chức trên PMMA, tính chất điện hoặc quang của P3HT sẽ thay đổi, cho phép phát hiện chất đó. Cấu trúc rod-coil có thể giúp tăng độ nhạy và độ chọn lọc của cảm biến.

VI. Kết Luận Hướng Phát Triển Rod Coil Copolymer 58 ký tự

Nghiên cứu này đã chứng minh tiềm năng của phương pháp ATRP quang hữu cơ trong việc tổng hợp rod-coil diblock copolymer trên cơ sở P3HT. Việc sử dụng xúc tác quang hữu cơ giúp loại bỏ vấn đề tồn dư kim loại và cho phép kiểm soát cấu trúc phân tử một cách chính xác. Xúc tác PPTh cho thấy hiệu quả vượt trội so với pyrene. Các nghiên cứu trong tương lai có thể tập trung vào việc tối ưu hóa điều kiện phản ứng, khám phá các xúc tác quang hữu cơ mới, và phát triển các ứng dụng mới cho rod-coil diblock copolymer.

6.1. Tối Ưu Hóa Điều Kiện Phản Ứng ATRP Quang Hữu Cơ

Các nghiên cứu trong tương lai có thể tập trung vào việc tối ưu hóa các điều kiện phản ứng ATRP quang hữu cơ, bao gồm nhiệt độ, thời gian phản ứng, nồng độ xúc tác, và cường độ ánh sáng. Việc tối ưu hóa này có thể giúp tăng hiệu suất phản ứng, cải thiện độ kiểm soát cấu trúc, và giảm chi phí sản xuất.

6.2. Phát Triển Xúc Tác Quang Hữu Cơ Mới

Việc phát triển các xúc tác quang hữu cơ mới với hiệu quả cao hơn và khả năng hấp thụ ánh sáng tốt hơn là một hướng nghiên cứu quan trọng. Các xúc tác mới có thể cho phép thực hiện trùng hợp ở điều kiện nhẹ nhàng hơn, sử dụng ánh sáng khả kiến thay vì ánh sáng UV, và mở rộng phạm vi các monome có thể được trùng hợp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ROD-COIL DIBLOCK COPOLYMER 1. Giới thiệu chung về rod-coil diblock copolymer Vật liệu polymer tổng hợp phần lớn được phát minh vào giữa thế kỷ XX. Vật liệu polymer có những đặc tính ưu việt như bền, nhẹ, không bị gỉ sét, cách điện, cách nhiệt, chịu va đập mài mòn, dễ chế tạo và gia công. Kể từ đó nhiều loại polymer tổng hợp lần lượt xuất hiện thay thế kim loại, gốm sứ và vật liệu thiên nhiên cho các ứng dụng trong xây dựng, hàng hải, hàng không, không gian và nhiều lĩnh vực công nghiệp khác,….

Tuy nhiên trong công nghiệp điện và điện tử, polymer chỉ là một vật liệu dùng làm vật cách điện cho đến khi các nhà khoa học phát minh ra vật liệu polymer cấu trúc liên hợp đã làm thay đổi từ tiềm thức của ý nghĩ trước kia của con người. Với vật liệu polymer cấu trúc liên hợp, nó mang cả hai đặc tính ưu việt của vật liệu polymer và bán dẫn vô cơ. Đầu những năm 1970, một sự tình cờ đã tạo ra một bước đột phá trong việc tìm hiểu polymer liên hợp, một nghiên cứu sinh người Hàn Quốc khi làm việc với giáo sư Shirakawa về việc tổng hợp Polyacetylene (PA) đã sử dụng chất xúc tác Ziegler-Natta có nồng độ cao gấp 1000 lần so với độ quy định. Anh này đã tổng hợp ra được PA không phải ở dạng bột đen như thường lệ mà ở dạng phim màu bạc.

Một năm sau đó, giáo sư Alan MacDiarmid đến thăm phòng thí nghiệm đã tỏ ra vô cùng thích thú với tấm PA mới, ông đã mời giáo sư Shirakawa và giáo sư Alan Heeger hợp tác, màng phim PA được oxy hóa với iodine (I2). Khi iodine được hấp thụ vào PA dưới dạng ion đã làm tăng độ dẫn điện của PA từ 4.4x10-5 đến khoảng 106 S/cm (độ dẫn gần bằng kim loại Đồng). Kể từ khi polymer liên hợp được phát hiện, những vật liệu này trở thành một đề tài nghiên cứu rất phong phú cho các nhà nghiên cứu vật lý, hoá học, vật liệu học, điện học và cả sinh học. Năm 2000, hội đồng giải Nobel Thụy Điển đã thừa nhận tầm quan trọng của polymer liên hợp trong Khoa học - Công nghệ và trao giải Nobel Hóa Học cho ba nhà khoa học A.

Shirakawa vì đã có công khám phá và phát triển polymer dẫn điện [1]. Như vậy, trên cơ sở nào polymer lại có thể dẫn điện? Polymer dẫn điện (π-Conjugated Polymers - CPs) là hợp 3 chất hữu cơ cao phân tử mà trong cấu trúc mạch chính (backbone chain) có các liên kết đôi và đơn xen kẽ nhau (alternating double-and single-bonds: –C=C–C= C–). Sự chồng chéo các quỹ đạo p của chúng tạo ra một hệ thống các điện tử π-bất định vị (π- delocalised), dẫn đến các tính chất quang học và tính chất điện rất hữu ích và thú vị. Polymer với các nối đôi liên hợp có những tính chất rất khác với các polymer thông thường là khả năng dẫn điện và độ dẫn điện của CPs này nằm trong vùng bán dẫn, được gọi là polymer dẫn điện hoặc polymer liên hợp [1, 2].

Kể từ khi polymer dẫn điện lần đầu tiên được phát hiện, vật liệu này đã trở thành đề tài thu hút nhiều nhà khoa học trên toàn thế giới, từ việc nghiên cứu tổng hợp các loại polymer dẫn có tính năng mới cũng như ứng dụng các vật liệu này vào đời sống. Độ dẫn điện của một số loại vật liệu tiêu biểu. Những polymer dẫn thuần ở trạng thái tự nhiên có độ dẫn rất thấp khoảng 10-8 đến 10-6 S/cm nằm vùng giữa bán dẫn và kim loại. Tuy nhiên, khi những polymer dẫn thuần này được pha tạp bằng những hợp chất dopant thì độ dẫn điện của polymer cao hơn rất nhiều và có thể đạt đến 106 S/cm [1].

Vậy hai đặc điểm chính để CPs có tính chất dẫn điện: - Mạch phân tử polymer dẫn điện có cấu trúc nối đôi liên hợp (–C=C–C=C–). - Có các tác nhân kích thích để tạo ra các phần tử linh động có thể mang điện tích. Với mục tiêu nghiên cứu và phát triển những vật liệu thông minh, polymer cấu trúc liên hợp là một trong những vật liệu được kỳ vọng thay đổi cuộc sống. Vì vậy, 4 nghiên cứu tổng hợp và ứng dụng polymer cấu trúc liên hợp đang được quan tâm rất nhiều đặc biệt ở các nước phát triển như Mỹ, Nhật, Trung Quốc, Hàn Quốc, Đức,… Những ứng dụng tiềm năng của polymer cấu trúc liên hợp đã được bàn luận trong rất nhiều tạp chí khoa học quốc tế uy tín trong những năm gần đây.

Những ứng dụng thấy rõ của polymer cấu trúc liên hợp đã được ghi nhận tăng lên rất nhanh, bằng chứng là bởi nhiều phát minh được đăng ký vào đầu thập niên 1980 và không ngừng tăng lên. Bên cạnh đó, sự đột phá về quá trình gia công nhờ vào sự cải thiện tính chất hòa tan của polymer liên hợp, sự thương mại hóa của những sản phẩm polymer liên hợp đã được phát triển từ giữa năm 1990. Với tính chất bán dẫn điện nên polymer liên hợp có rất nhiều tiềm năng đang được xem xét, cho đến nay đã có nhiều ứng dụng dựa trên loại vật liệu này như: điốt phát quang hữu cơ (OLED), pin mặt trời hữu cơ (PSCs), transistor trường hữu cơ (OFET), transistor hoá điện (electrochemical transistor), gần đây được trong ứng dụng cảm ứng sinh học, siêu tụ điện, vật liệu phủ giúp chống ăn mòn, hấp thụ sóng rada giúp thiết bị tàng hình,…[3-6]. Trong số những ứng dụng đó, PSCs và OFETs, OLED là những ứng dụng được quan tâm nhiều nhất vì sản phẩm điện tử tương lai sẽ có giá thành thấp, quá trình gia công nhanh, và sản phẩm điện tử có tính chất mềm dẻo, nhẹ (Hình 1.

Polymer solar cells Polymer Light-Emiting- Organic Field-Effect- (PSCs) Diodes (PLEDs) Transistors (OFETs) Hình 1. Các ứng dụng tiềm năng của polymer dẫn điện. Với tiềm năng bán dẫn ứng dụng trong các thiết bị điện tử hữu cơ mà vật liệu polymer dẫn điện mang lại, các nhà khoa học đã khám phá ra rất nhiều loại polymer dẫn điện khác nhau. Từ các polymer dẫn điện đơn giản như polypyrrole, polyfluorene, polycarbazole, polyphenylene, polythiophene,.

đến các loại có cấu trúc phức tạp: donor-acceptor copolymer, rod-rod diblock copolymer, rod-coil diblock copolymer, …[3, 7]. Trong đó rod-coil diblock copolymer dựa trên polymer dẫn điện đang là một 5 trong những vật liệu polymer dẫn điện quan trọng nhất của thế kỷ 21 được ứng dụng vào các thiết bị điện tử hữu cơ. Trong những năm gần đây, nhiều loại rod-coil diblock copolymer dựa trên polymer liên hợp được công bố và ứng dụng thành công trong nhiều lĩnh vực bán dẫn nền hữu cơ trên các tạp chí chuyên ngành uy tín thế giới như Science, Nature, Chemical Reviews, Progress in Polymer Science, Advanced Materials, Journal of the American Chemical Society (JACS), Chemistry of Materials, Macromolecules, Polymer chemistry,… Số lượng và chất lượng các công trình cũng như bằng sáng chế tăng đáng kể. Rod-coil block copolymer là polymer kết hợp giữa polymer liên hợp dạng rod như polyfluorene (PFO), polycarbazole, polyphenylene, polythiophene và những polymer dạng coil như poly(methyl methacrylate) (PMMA), poly(2- (dimethylamino)ethyl methacrylate) (PDMAEMA), polystyrene (PS), poly(2- vinylpiridine) (P2VP) [3, 7-9].3 trình bày một số sự kết hợp của rod polymer liên hợp và coil polymer [10].

Cấu trúc hóa học của một số conjugated rod-coil diblock copolymer. Rod-coil diblock copolymer dựa trên polymer liên hợp là vật liệu quan trọng cho việc nhắm tới điều khiển cấu trúc phân tử trong sự xắp xếp của các mạch polymer với những tính năng vật lý và hóa học mới. Với khả năng tự sắp xếp mạch phân tử (self- assembly) của nhiều loại rod-coil diblock copolymer hứa hẹn sẽ giúp nâng cao hiệu suất chuyển hóa của các thiết bị điện tử hữu cơ nhờ vào sự kiểm soát cấu trúc và hình 6 thái của vật liệu, tạo ra hiệu quả trong sự dịch chuyển và phân tách electron-lỗ trống. Hơn nữa sự phân chia cấu trúc micro phase của rod-coil diblock copolymer dẫn đến sự tạo thành cấu trúc với kích thước nano, chẳng hạn như cấu trúc tấm (lamellar), cấu trúc cầu (spherical), cấu trúc hình trụ (cyclindrical) và cấu trúc lỗ xốp (nanoporous).

Những cấu trúc với kích thước nano như vậy sẽ làm tăng hiệu quả tương tác bề mặt giữa chất cho và nhận electron. Bên cạnh đó, sự kết hợp của các nhân tố như ánh sáng, pH, nhiệt độ tác động lên thành phần coil polymer làm cho tính chất quang lý của các block copolymer dựa trên polymer liên hợp thay đổi. Chính những tính chất thú vị này khi kết hợp các rod polymer liên hợp với các coil polymer này, được ứng dụng để chế tạo những thiết bị cảm biến, thiết bị quang học, transistor trường hữu cơ. Mặc dù việc nghiên cứu block copolymer dựa trên polymer liên hợp được thực hiện tương đối nhiều, nhưng thử thách lớn nhất là lựa chọn phương pháp tổng hợp điều khiển được trọng lượng phân tử cũng như kiểm soát được hình thái học của cấu trúc block copolymer, sự điều khiển hiệu quả này sẽ nâng cao tính chất quang điện cho thiết bị điện tử hữu cơ [3, 7-11].

Các nhà khoa học tin rằng rod-coil diblock copolymer dẫn điện sẽ thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển nhiều polymer cấu trúc nano cho phép ứng dụng vào thiết bị đa chức năng trong tương lai [10].4 trình bày các phương pháp tổng hợp, hình thái học và ứng dụng của rod-coil diblock copolymer [10]. Rod-coil diblock copolymer trên cơ sở polymer liên hợp regioregular poly(3-hexylthiophene) và các ứng dụng của copolymer Nổi bật nhất trong loại này là rod-coil diblock copolymer dựa trên polymer poly(3-hexylthiophene) cấu trúc điều hòa đầu nối đuôi (regioregular poly(3- hexylthiophene) đã thu hút sự chú ý đặt biệt bởi vì nó không chỉ có tính chất dịch chuyển lỗ điện tử cao (high hole mobility) (0.1 cm2/Vs), mà còn dễ dàng gia công nhờ vào tính chất hòa tan tốt trong những dung môi hữu cơ cũng như những tính chất đặc biệt như tính dẫn điện, tính điện hóa, và tính chất quang học. Tính chất này có được nhờ vào sự sắp xếp đồng đều của những mạch chính thiophene và mạch nhánh hexyl [12]. Hiện tại, mối quan tâm đặt biệt được nhắm tới việc tổng hợp rod-coil diblock copolymer trên cơ sở rr-P3HT, diblock copolymer như vậy cho phép tạo ra những tính chất đặc biệt về cơ tính, về tính dẫn điện, tính chất quang học, và sự xắp xếp đồng đều những mạch phân tử.

Những tính chất này được hình thành nhờ vào sự kết hợp của cả hai tính chất: dạng rod của rr-P3HT và dạng coil của flexible polymers như 7 polymethyl methacrylate (PMMA), poly(tert-butyl methacrylate), polystyrene (PS), …). Hơn nữa, diblock copolymer của rr-P3HT và coil polymers có thể tạo ra sự thay đổi trong tính chất ưa nước so với tính chất không ưa nước của rr-P3HT [9, 11, 13-22]. Các phương pháp tổng hợp, hình thái học và ứng dụng của rod-coil block copolymer.