CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN
1.3. POLYANILIN
1.3.4. Cơ chế dẫn điện của polyanilin
Đặc điểm thứ nhất của polyme dẫn điện là những lien kết cacbon liờn hợp (conjugation bond). Đặc điểm thứ hai là sự hiện diện của chất pha tạp (dopant). Hai đặc điểm này làm polyme trở nờn dẫn điện. Dopant cú thể là những ion nhƣ iotrua (I-), clorua (Cl-), những hợp chất vụ cơ hoặc hữu cơ, miễn là những chất này cú thể nhận điện tử (electron acceptor) tạo ra những ion õm (anion) để kết hợp với mạch cacbon cuả polyme. Dopant cũng cú thể là ion dƣơng (cation) [8].
Sự bất định xứ của một số lớn electron dọc theo mạch PANi trong hệ thống nối đụi liờn hợp mang lại thuận lợi lớn về mặt năng lƣợng. Đú chớnh là điều kiện để polyme cú thể dẫn điện. Bề rộng vựng cấm trong polyme dẫn cỡ khoảng 1,5eV, nờn cú thể coi polyme dẫn tƣơng đƣơng với chất bỏn dẫn. Khi pha tạp cỏc tõm cho e (donor) hay cỏc tõm nhận e (acceptor) và đặt trong điều kiện thớch hợp thỡ cỏc polyme cú thể trở thành chất dẫn điện. Quỏ trỡnh pha tạp sẽ tạo ra cỏc mức năng lƣợng mới cú vị trớ phụ thuộc vào quỏ trỡnh oxy húa khử của polyme.
Đầu tiờn, một electron đƣợc tỏch ra từ chuỗi polyme tạo ra một gốc tự do và một hạt tớch điện dƣơng. Gốc tự do và cation liờn kết với phần cũn lại của chuỗi nhờ điều kiện cộng hƣởng cục bộ của điện tớch và gốc. Liờn kết giữa một cation đƣợc định xứ trong chuỗi và một gốc đƣợc gọi là polaron. Trong quỏ trỡnh oxy húa tiếp theo gốc tự do của polaron tỏch ra khỏi liờn kết tạo ra một trạng thỏi mới là bipolaron. Cuối cựng, với việc pha tạp, dạng vựng năng lƣợng chuyển thành vựng bipolaron.
Hỡnh 1.10. Một số trạng thỏi của PANi ở dạng Emeraldin (a) Emeraldin bazơ và
muối Emeraldin ở dạng (b) polaron, (c) bipolaron
Đặc tớnh dẫn điện của polyme đƣợc quyết định bởi hai yếu tố quan trọng là: trạng thỏi oxi húa của polyme và mức độ proton húa của nguyờn tử nitơ trong mạch.