Branching point of naphthalene diimide (NDI)-based conjugated polymers was systematically controlled by incorporating four different side chains, i.e. 2-hexyloctyl (PNDI1-T), 3-hexylnonyl (PNDI2-T), 4-hexyldecyl (PNDI3-T), 5-hexylundecyl (PNDI4-T). The effect of branching point engineering on their properties in terms of optical, electrochemical, structural and charge transport ability was investigated. Interestingly, NDI-based polymers showed enhanced intermolecular interaction in solution as branching point became far away from conjugated backbones. As-cast film of P(NDI3-T) and P(NDI4-T) exhibited ordered lamellar diffraction up to third order. Also, the stacking distance of branching-point-extended polymers became shorter (3.8-4.0 A), than that of P(NDI1-T) (4.1 A). After annealing film, intermolecular ordering was gradually developed in both face-on and edge-on directions. Consequently, P(NDI4-T) exhibited the highest electron mobility of 0.58 cm^2 V^{-1} s^{-1} among four different polymers, which is 10 fold higher than that of P(NDI1-T). This results were attributed to strengthened intermolecular interaction and 3-D conduction pathway driven by well-ordered bimodal textures.
본 연구에서는 곁사슬 분기 지점이 나프탈렌 다이이미드 계열 전도성 고분자의 특성에 미치는 영향을 분석하고자 분기 지점이 체계적으로 제어된 고분자를 합성하였다. 분기 지점이 다른 곁사슬로써 2-헥실 옥틸, 3-헥실 노닐, 4-헥실 데실, 5-헥실 언데실이 적용되었으며, 합성된 고분자는 각각 P(NDI1-T), P(NDI2-T), P(NDI3-T), P(NDI4-T)로 명명하였다. 분기 지점을 조절하여 합성된 고분자는 광학적, 전기화학적, 구조적 특성 및 전자 수송 능력에 대하여 분석하였다. P(NDI1-T)와 P(NDI2-T)는 경우에는 용매에 매우 잘 녹는 반면, P(NDI3-T)와 P(NDI4-T)는 용액 상에서 일부 고분자가 응집되는 현상을 보였다. 이는 곁사슬의 분기 지점이 고분자 주쇄로부터 멀어짐에 따라 주쇄 주변의 입체 장애가 감소하여 고분자간의 인력이 향상된 결과로 사료된다. 또한 스핀코팅 공정을 통해 얻은 P(NDI3-T)와 P(NDI4-T) 필름은 P(NDI1-T)와 P(NDI2-T)에 비해 결정 구조가 매우 잘 정렬되어 라멜라 고차 회절 피크가 최대 3번째 피크까지 발달하였다. 고분자 필름의 열처리 공정 후에는 분기 지점이 주쇄로부터 멀어짐에 따라, 기판에 대해 수직 방향과 수평 방향으로 배향된 결정들이 점진적으로 더욱 정렬되었다. 결과적으로 P(NDI4-T) 고분자가 3차원의 전하 수송 경로를 따라 이동할 수 있도록 가장 잘 발달된 이정 방위 결정 구조를 형성함으로써, 0.58 cm^2 V^{-1} s^{-1} 의 가장 높은 전자 이동도를 구현하였다.
