Waarom neemt de geleidbaarheid toe bij het toevoegen van een oxidator aan een geconjugeerd systeem?

De geleidbaarheid van een geconjugeerd systeem, zoals aanwezig in geleidende polymeren, neemt toe door de toevoeging van een oxidator omdat er dan extra vrije ladingen ontstaan die de beweging van elektronen vergemakkelijken.

Geleidende polymeren bezitten van nature al een zekere geleidbaarheid dankzij hun geconjugeerde systeem. Dit betekent dat ze afwisselende enkele en dubbele bindingen tussen koolstofatomen hebben. Deze dubbele bindingen kunnen zich verplaatsen ('overklappen') door het hele polymeer, waardoor elektronen zich kunnen bewegen. Dit is de basis voor de initiële geleidbaarheid.

Wanneer een oxidator, zoals jood (I₂), wordt toegevoegd aan een geconjugeerd systeem, vindt er een specifieke reactie plaats. Eén joodatoom bindt zich aan een koolstofatoom dat deel uitmaakte van een dubbele binding. Hierdoor verdwijnt die dubbele binding en ontstaat er aan het andere koolstofatoom een positieve lading, omdat dit koolstofatoom dan een binding te weinig heeft. Dit positief geladen deeltje wordt een carbokation genoemd.

De vorming van deze carbokationen introduceert extra vrije positieve ladingen binnen het polymeer. Elektronen zijn negatief geladen en carbokationen zijn positief geladen. Tegengestelde ladingen trekken elkaar aan. Dit betekent dat de positief geladen carbokationen de negatief geladen elektronen aantrekken en als het ware door het polymeer 'trekken'. Het carbokation fungeert als een soort 'gat' in de elektronenstroom dat de elektronen opvullen, en dit 'gat' kan zich vervolgens verplaatsen. Deze aantrekkingskracht zorgt ervoor dat de elektronen nog makkelijker en sneller door het geconjugeerde systeem kunnen bewegen. Hierdoor ontstaat een efficiëntere stroom van ladingdragers, wat de elektrische geleiding van het polymeer substantieel verhoogt.