tailieunhanh - Điện tử p và polymer dẫn điện

1. Dẫn nhập Cơ chế dẫn điện của polymer dẫn điện là một khái niệm mới. Nó không tuân theo cơ chế cổ điển của kim loại. Nhưng dù là khái niệm mới hay cơ chế cũ, cách lý giải những hiện tượng dẫn điện vẫn phải dựa vào một nền tảng chung và thống nhất. Đó là những kiến thức cơ bản trong hóa lý, về vân đạo nguyên tử, vân đạo phân tử, các loại liên kết hóa học (chemical bonding) giữa các nguyên tố và các mực năng lượng điện tử được thành hình trong quá trình. | Điện tử p và polymer dẫn điện 1. Dẫn nhập Cơ chế dẫn điện của polymer dẫn điện là một khái niệm mới. Nó không tuân theo cơ chế cổ điển của kim loại. Nhưng dù là khái niệm mới hay cơ chế cũ cách lý giải những hiện tượng dẫn điện vẫn phải dựa vào một nền tảng chung và thống nhất. Đó là những kiến thức cơ bản trong hóa lý về vân đạo nguyên tử vân đạo phân tử các loại liên kết hóa học chemical bonding giữa các nguyên tố và các mực năng lượng điện tử được thành hình trong quá trình kết hợp. Cốt lõi của những kiến thức nầy là các khái niệm trong vật lý chất rắn và cơ học lượng tử. Giải thích một khái niệm mới bằng một ngôn ngữ giản dị không dễ nhưng nếu dùng những khái niệm đã biết để dẫn đến khái niệm chưa biết có lẽ sẽ làm người đọc thoải mái hơn. Bài viết nầy được viết theo chiều hướng đó. 2. Điện tử p trong nối liên hợp Nối đôi của polyacetylene PA Hình 1 biểu hiện sự khác biệt cấu trúc phân tử giữa polyethylene PE Hình 2 và PA. Các nối trong PE là liên kết cộng hóa trị do sự tạp chủng giữa 1 vân đạo s và 3 vân đạo p 4 vân đạo tạp chủng sp3 cho ra 4 nối s sigma rất bền xung quanh nguyên tố carbon 2 nối C - H 2 nối C - C điện tử của nối s được gọi là điện tử s 1 . Trong PA do tạp chủng giữa 1 vân đạo s và 2 vân đạo p 3 vân đạo tạp chủng sp2 cho ra 3 nối s 1 nối C - H 2 nối C - C và 1 nối p pi do của vân đạo pz của hai nguyên tố kề nhau tạo thành. Vì vậy thực chất của nối đôi C C là do 1 nối s và 1 nối p. Hình 1 Cấu trúc polyacetylene I I I J- J- J- J- I J- J- I HHHHHHHHHHH Hình 2 Cấu trúc polyethylene Liên kết p không bền có nghĩa là điện tử p có nhiều hoạt tính hóa học sẵn sàng phản ứng nếu có điều kiện thích hợp. Điện tử p nhất là điện tử p trong các nối liên hợp nối đơn và nối đôi tuần tự thay nhau - C C - C C - cho nhiều hiện tượng và áp dụng thú vị. Vì không bền nên chỉ cần một năng lượng nhỏ cũng đủ kích hoạt điện tử p sang một trạng thái khác. Ngay trong sinh vật và thực vật điện tử p cho nhiều biến đổi kỳ diệu. Mắt của các sinh vật kể cả con người có một loại