在材料研究中最有希望的未填补的空白是能够根据材料的分子结构准确预测其现实世界的物理特性。斯坦福大学的研究人员说，他们在成功地使用电子显微镜来观察一种新时代聚合物中分子的真实排列情况，并将其与计算机建模相结合，模拟出某些结构变化如何能够改善电流之后，离这个难以捉摸的目标又近了一步。

显微镜和模拟联合起来改进新时代的聚合物

斯坦福大学材料科学与工程系教授AlbertoSalleo说："通过揭示聚合物的结构与其电功能之间的关键联系，这种将真实的微观结构可视化并以数学方式对其进行修补的能力为设计有前途的新材料提供了新的和强大的洞察力，"该研究的高级作者之一，本周发表在《美国科学院院刊》上。

这一进展可以大大加快下一代聚合物的设计和开发。研究人员说，这项研究中的材料PBTTT是一类半导体聚合物，可用于薄而灵活的计算机电子设备、显示器和传感器，但他们的技术可能也可用于聚合物研究的其他领域。

所有四个场方向的电荷密度随时间变化，显示视频S1-S4并列。电荷与缺陷的相互作用因接近的角度不同而不同。N=80,000个电荷。资料来源：Salleo研究小组

单个聚合物分子很难用现有的显微镜来研究。这导致了对单个分子和块状材料性能的理解存在差距，而这正是创造下一代柔性晶体管所需要的。

为了弥合这一差距，研究人员在现实世界的显微镜数据指导下转向计算机模拟，以研究分子组在几百纳米的尺度上是如何连接的--介于单个分子和大宗材料之间的中尺度。

"这些模拟链可以在计算机上进行修改，而这些修改在现实世界中是困难的，甚至不可能。我们可以使用这些工具来研究改善这些系统的不同设计策略的效果，"共同作者AndrewSpakowitz说，他是斯坦福大学化学工程教授，也是软性材料建模方面的专家，比如本研究中探讨的柔韧的PBTTT。

该团队通过他们的方法学到的见解提高了我们对分子链在中尺度上的排列、耦合和几何形状如何改善或抑制(视情况而定)通过散装聚合物的电传输的理解。

例如，研究人员能够证实，将链子"完美"地对齐会产生电荷流动性的改善，但也显示出这种改善是惊人的温和。然而，拉长链子，会对电传输产生更大的影响。他们还表明，更进一步，简单地重新排列，或"洗牌"，分子会产生适度的、有点令人惊讶的流动性改善。

Salleo说："这将表明，具有改进的耦合性的较长和较硬的聚合物链是改善这些材料中电传导的最有希望的途径，"他补充说，该团队的方法为研究结构对PBTTT和其他有希望的聚合物系统中电荷传输的影响创造了一个全新的管道。