作為許多固態材料中的一種基本熱電現象，NernST效應尚未在導電聚合物中被觀察到。這一知識對于揭示其難以捉摸的機制至關重要，而這些機制對于柔性光電子和熱電應用也是關鍵。

然而，在朗道費米液體理論框架中，NernST系數被證明與電荷遷移率成正比，在固有遷移率較低的無序聚合物中應該可以忽略不計。

2025年2月7日，中國科學院化學研究所狄重安研究員和鄒業副研究員、英國劍橋大學Henning Sirringhaus在國際知名期刊Nature Communications發表題為《Observation of anomalously large Nernst effects in conducting polymers》的研究論文，馬英喬、Xinglong Ren為論文共同第一作者，狄重安、鄒業、Henning Sirringhaus為論文共同通訊作者。

狄重安，中國科學院化學研究所研究員。2003年本科畢業于曲阜師范大學，2008年獲中國科學院化學研究所博士學位，畢業后留所工作，歷任助理研究員、副研究員、研究員（2016）。工作期間曾到劍橋大學、斯坦福大學作訪問學者。

狄重安的主要研究領域為有機半導體材料與器件，作為第一/通訊作者發表論文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.，所有論文被引用10000余次。

鄒業，現任職于中國科學院化學研究所。2010-2011年在日本九州大學訪問學習，2012年在北京交通大學獲得博士學位，2012年在中國科學院化學研究所從事博士后研究，出站后留所工作。

鄒業主要從事有機光電功能材料與器件研究，負責大型綜合研究系統建設，開展功能有機分子的物性表征及性能研究。

在本文中，作者通過觀察到一系列導電聚合物中出現了異常大的NernST效應來挑戰這一觀點。特別是，這些摻雜聚合物的NernST系數比費米液體預測值高出2-3個數量級，且具有負遷移率依賴性。這些有趣的觀察結果歸因于共軛聚合物固有的準一維（1D）傳輸性質及其獨特的化學摻雜機制。

該研究不僅為聚合物非費米液體電荷傳輸性質提供了實驗見解，還揭示了這種特性對于其他準1D材料和/或無序系統的普適性，并為開發橫向有機熱電應用開辟了激動人心的可能性。

圖1：Nernst效應及其費米液體理論

圖2：300 K下摻雜PBTTT中的Nernst效應

圖3：PBTTT薄膜中ALNE的摻雜水平和溫度依賴性

圖4：摻雜聚合物中負ALNE的機制

綜上，本研究首次在導電聚合物中觀察到異常大的Nernst效應（ALNE），此前這一現象在許多固態材料中普遍存在，但在導電聚合物中尚未被發現。研究團隊通過實驗觀察了多種導電聚合物（如PBTTT、PEDOT: PSS等）在不同摻雜水平下的Nernst效應，并探討了其背后的物理機制。

該研究不僅為理解導電聚合物中非費米液體電荷傳輸機制提供了實驗依據，還揭示了其在橫向熱電轉換方面的巨大潛力。這一發現挑戰了傳統費米液體理論在低遷移率材料中的適用性，為探索準1D材料和無序系統的熱電特性開辟了新的方向。

本研究為開發新型柔性有機熱電材料提供了重要的理論和實驗基礎，有望推動高性能、可穿戴熱電設備的發展，例如用于人體體溫發電、柔性電子設備的散熱管理等領域。此外，該研究還為設計和優化基于聚合物的光電子和熱電應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)