散射式近場光學顯微鏡（neaSNOM）助力有機半導體的分子取向探究

導讀：

布拉迪斯拉發進材料應用中心（Center of Advanced Material Applications in Bratislava）的科研工作者用對光致各向異性有不同響應的超高分辨散射式近場光學顯微鏡-neaSNOM，研究了有機半導體薄膜的分子取向與離散分子結構異質性的關系，揭示了分子取向對分子缺陷的影響。

在此過程中，作者自創了種綜合用振幅和相位信號測量分子取向的方法。

上圖：用Neaspec設備表征材料得到的s-SNOM結果

文獻解析：

近年來, 共軛高分子以及小分子在有機電子設備方面的應用受到廣泛關注，這是因為相比于無機半導體，它們在以下方面展現了其潛在勢：應用適配性、生物相容性、以及相對簡單的制備過程。簡單的制備過程也吸引化學家設計并研發了具有各種不同結構和功能基團的共軛分子，以此來滿足有機電子設備的需要。而電導率作為重要的功能指標之，與分子的取向息息相關。考慮到大多數分子都是各向異性的，分子取向將直接影響其光電性（也就是能量轉換效率）和機械性。而根據具體應用的不同，設備需要種定的分子取向以滿足其需要，并且此時其他的分子取向會被視為材料的缺陷。也因此，缺陷分析在有機半導體設備的開發與改進工作中，起到了舉足輕重的作用。然而，對尺寸小于100 nm缺陷的判定直是塊未被充分研究與記錄的域。

光學技術是表征分子取向的主要手段。而衍射限的存在限制了其測量精度，致使得到的光學響應信號體現的只是（精度范圍內）很多納米顆粒的平均情況。面對該問題，德國Neaspec公司歷經多年研發出散射式近場光學顯微鏡（scattering-type scanning near-field optical microscopy，s-SNOM）。該設備突破衍射限(于10 nm空間分辨率)并完成了超高空間分辨率的納米成像。它能表征薄膜材料的固有納米晶體結構、局部多晶型、異質性或應變性以及反應分子取向等信息。盡管近些年技術方面的進步日新月異，用s-SNOM分析分子取向的工作卻遲遲沒有進展，眼下只有寥寥幾篇的相關報告得以被發表。在本文中，作者深入研究了分子取向，并對離散分子結構的異質性做了分析。在此之上，作者觀察到了與表面形貌并不相關的定向缺陷。這些缺陷對有機電子系統的功能性產生了直接的影響。

參考文獻

[1] Nanoimaging of Orientational Defects in Semiconducting Organic Films, [J]. The Journal of Physical Chemistry C, 2021, 125(17):9229-9235.

相關產品：

1、超高分辨散射式近場光學顯微鏡-neaSNOM