• iletken polimerler, metallerin ya da yarı-iletkenlerin elektriksel ve optik özelliklerini gösteren ve polimerlerin bazı mekanik özelliklerini ve işlenebilirlik avantajlarını muhafaza eden malzemelerdir. kimyasal ve elektrokimyasal yöntemlerle sentezlenebilirler.
  • çift ve tek bağlarla bağlanmış sp2 hibrit atomlarından meydana gelen organik zincir türleri.

    p-molekül orbitallerini oluşturmak üzere p orbitallerinin örtüşmesiyle meydana gelen elektron bulutlarından ortaya çıkan tek ve çift bağ serisi, "konjuge sistem" olarak adlandırılır. p-molekül orbitallerinin yan yana örtüşmelerini en üst seviyeye çıkaran, çift bağ sisteminin düzlemsel konformasyonu, iletkenlik için önemlidir. konjuge sisteme sahip polimerlerden bir elektron koparmak suretiyle oluşturulan pozitif yüklü yük boşlukları arasında elektronların serbestçe dolaşması sonucu iletkenlik meydana gelmiş olur. fakat her polimer aynı oranda iletkenlik göstermez.
  • (bkz: conjugated polymer)
  • "oled" ekranlarda kullanılırlar (organic light emitting diodes).
    iletken polimerler sayesinde çözelti bazlı yüzey kaplama işlemleri yapabilmek size esnek yüzeylerde çalışma imkanı sağlar. kıvrılabilir ekranlar bu şekilde üretilmiştir.

    ayrıca temelde katı hal fiziğinin konusu olan yarı iletken teknolojisinin katı değil de sıvı halde görülmesi fizikçileri ikiye bölmektedir. bazıları iletken polimerlerin(ya da daha çok yarı iletken polimelerin) elektriksel olarak bu şekilde sınıflandırılmasının uygun olmadığı konusunda diretmektedir.

    katılardaki elektriksel iletkenlik seviyesini açıklamakta kullanılan bant genişliği kavramının polimerlerde karşılığı olmadığı söylenir. ancak vardır karşılığı vardır. katılardaki iletkenlik bandı polimerlerde lumo (lowest unoccupied molecular orbital) seviyesine, valans bandı ise polimelerde homo (highest occupied molecular orbital) seviyesine karşılık gelmektedir. bu ikisi arasındaki potansiyel fark ise polimerin iletkenlik düzeyini tespitte kullanılmaktadır.
  • en önemli örneği poliasetilen'dir. bir plastiktir ama ezber bozan şekilde bakır kadar yüksek iletkenliğe sahip olabilmektedir.

    plastik nedir ve neden elektriği iletemez?
    normalde plastikler polimer ailesi içerisinde incelenir. en ufak ürününe monomer denir ve bu monomerlerden binlercesi birleşirse "poli" yani çok anlamında ortaya polimerler çıkar. işte poli-asetilen de bir çok asetilen monomerinin birleşmesinden oluşan bir plastiktir. iletkenlik ise her zaman serbest kalan elektronların hareketi ile sağlanır. örneğin metallerin son yörüngesindeki elektronlar kolayca hareket edebilecek nitelikteyken, plastik, seramik gibi malzemeler güçlü iyonik veya kovalent bağlar yaptıkları için bu konuda başarısızdır. çünkü elektronları çoktan kullanılmıştır.

    ilk çalışmalar nedir?
    metaller oldukça ağır olduğu ve korozyonda uğradıkları için çözümler aranmış ve seneler boyunca hafif, yüksek iletkenliğe sahip plastikler tasarlanmaya çalışışmıştır. ilk denemelerde plastiklere metal veya grafit tozları katılmış fakat plastiğin kendisi üstünden değil, eklenen metal tozları ile iletkenlik sağlanmıştır. bu yüzden istenilen değerlere ulaşılamamıştır. tek bir yol vardır, o da eklenen malzemenin plastik monomerleriyle etkileşime geçerek bağları kırması ve plastiklerin de serbest kalan elektronlarla iletkenliğe katkı sağlamasıdır. evet teori basit gibi görünse de uzun yıllar boyunca başarılı olunmamıştır.

    poliasetilenin yapısı ve iletkenliği
    basit yapısıyla poliasetilen'dir (c2h2)n de sp2 hibritleşmesi görülür ve konjuge durumda olup; tek ve çift bağlara birlikte sahiptir, bu yüzden iletken-plastik olmaya iyi bir adaydır ki kendisi yarı iletkendir. "ne diyorsun sen?" diyenleri duyuyorum, basitçe açıklamaya çalışayım:

    karbonda altta ki şekilde görülen çift bağlarında bulunan elektronlar hali hazırda bölgesel hareket edebilmektedir. çünkü 2 bağın biri güçlü(sigma bağı), diğeri güçsüzdür(pi bağı). güçsüz bağ sebebiyle elektronlar delokalizedir, yani serbesttir, bu sebeple iletkenlik gösterebilirler ama yetersizdir.
    şekil: asetilen molekülleri ve konjuge bağlar

    shirakavva, a.j. hegeer ve a.g. macdiarmid 7a grubuna ait iyot, flor ve klor gazında bu molekülü geçirdiğinde yükseltgendiğini ve iletkenlik değeri 10^5 s/m çıktığını fark etmiş ve bu buluşlarıyla nobel ödülü almışlardır. demek ki eklenen elementle konjuge durumdaki bağlar deforme edilebilir ve üstünden atlamalar(hoplama) yaratarak iletkenlik arttırabilir.

    biraz daha detay vereyim:
    kısacası normalde iletken değilken içine eklenen iyot, yapıdan elektron çalarak; plastiğin çift bağlı karbonlarını bir elektronlu tekil bağlarına düşürür. bu da yapıyı kararsızlaştırır, yani yapıda hata yaratılır. karbonlar çevresindeki karbon atomlarıyla tekil bağ yapmak zorunda kalır. burada elektronun elektronu zorlama etkisiyle ortaya çıkan titreşimi sonucu polaronlar oluşur ve esas iletim mekanizması da bu zorlanmadır. sonuçta da elektronlar oluşan hatalar(boşluklar) üstünden, polaron oluşumlarıyla, zıplayarak(hoplayarak) taşınır.

    band teorisine göre ise eklenen iyot p tipi katkılandırma yapar, yani boşluk yaratır. (sodyum ile n tipi, yani elektron eklenerek de doplamak mümkündür)çalışmalar eklenen iyodun yasak band aralığını daraltarak iletkenliğe katkı sağladığını göstermiştir. referans

    özetle elinizde bir konjuge çift bağlara sahip polimer varsa burada eklediğiniz çeşitli elementlerle hatalar yaratarak iletken hale getirebilirisiniz.
  • alanda yapılan güncel çalışmalarla ilgili türkiye geneli bir webinar düzenlenmiş, ilgilenenler için; unipg 2022
hesabın var mı? giriş yap