摘要：作为许多固态材料中的一种基本热电现象，NernST效应尚未在导电聚合物中被观察到。这一知识对于揭示其难以捉摸的机制至关重要，而这些机制对于柔性光电子和热电应用也是关键。

作为许多固态材料中的一种基本热电现象，NernST效应尚未在导电聚合物中被观察到。这一知识对于揭示其难以捉摸的机制至关重要，而这些机制对于柔性光电子和热电应用也是关键。

然而，在朗道费米液体理论框架中，NernST系数被证明与电荷迁移率成正比，在固有迁移率较低的无序聚合物中应该可以忽略不计。

2025年2月7日，中国科学院化学研究所狄重安研究员和邹业副研究员、英国剑桥大学Henning Sirringhaus在国际知名期刊Nature Communications发表题为《Observation of anomalously large Nernst effects in conducting polymers》的研究论文，马英乔、Xinglong Ren为论文共同第一作者，狄重安、邹业、Henning Sirringhaus为论文共同通讯作者。

狄重安，中国科学院化学研究所研究员。2003年本科毕业于曲阜师范大学，2008年获中国科学院化学研究所博士学位，毕业后留所工作，历任助理研究员、副研究员、研究员（2016）。工作期间曾到剑桥大学、斯坦福大学作访问学者。

狄重安的主要研究领域为有机半导体材料与器件，作为第一/通讯作者发表论文72篇，包括Acc. Chem. Res.、Nat. Electron.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Nat. Commun.、Adv. Mater.、Natl. Sci. Rev./Chem. Soc. Rev.，所有论文被引用10000余次。

邹业，现任职于中国科学院化学研究所。2010-2011年在日本九州大学访问学习，2012年在北京交通大学获得博士学位，2012年在中国科学院化学研究所从事博士后研究，出站后留所工作。

邹业主要从事有机光电功能材料与器件研究，负责大型综合研究系统建设，开展功能有机分子的物性表征及性能研究。

在本文中，作者通过观察到一系列导电聚合物中出现了异常大的NernST效应来挑战这一观点。特别是，这些掺杂聚合物的NernST系数比费米液体预测值高出2-3个数量级，且具有负迁移率依赖性。这些有趣的观察结果归因于共轭聚合物固有的准一维（1D）传输性质及其独特的化学掺杂机制。

该研究不仅为聚合物非费米液体电荷传输性质提供了实验见解，还揭示了这种特性对于其他准1D材料和/或无序系统的普适性，并为开发横向有机热电应用开辟了激动人心的可能性。

图1：Nernst效应及其费米液体理论

图2：300 K下掺杂PBTTT中的Nernst效应

图3：PBTTT薄膜中ALNE的掺杂水平和温度依赖性

图4：掺杂聚合物中负ALNE的机制

综上，本研究首次在导电聚合物中观察到异常大的Nernst效应（ALNE），此前这一现象在许多固态材料中普遍存在，但在导电聚合物中尚未被发现。研究团队通过实验观察了多种导电聚合物（如PBTTT、PEDOT: PSS等）在不同掺杂水平下的Nernst效应，并探讨了其背后的物理机制。

该研究不仅为理解导电聚合物中非费米液体电荷传输机制提供了实验依据，还揭示了其在横向热电转换方面的巨大潜力。这一发现挑战了传统费米液体理论在低迁移率材料中的适用性，为探索准1D材料和无序系统的热电特性开辟了新的方向。

本研究为开发新型柔性有机热电材料提供了重要的理论和实验基础，有望推动高性能、可穿戴热电设备的发展，例如用于人体体温发电、柔性电子设备的散热管理等领域。此外，该研究还为设计和优化基于聚合物的光电子和热电应用提供了新的思路和方法。

Ma, Y., Ren, X., Zou, Y. et al. Observation of anomalously large Nernst effects in conducting polymers. Nat. Commun., (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-55976-x.

来源：华算科技