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  梯狀聚合物 （Ladder polymer）是由兩個單鏈相連形成的帶狀高分子，因其獨特的雙鏈結構以及性質，近年來獲得了高分子化學家的特別關注。全共軛的梯狀聚合物（Fully conjugated Ladder Polymers，簡稱cLPs）作為一種特殊的大分子，其主鏈全部由稠環相連而成，因而具有較傳統高分子更高的耐熱，耐腐蝕，耐氧化和出色的力學和光電學性能。近日，德州A&M大學的方磊教授課題組應邀在英國皇家化學會旗艦期刊Chemical Science 撰寫關于cLPs的制備，表征以及應用的綜述，并對cLPs的研究進行了展望。

  共軛高分子作為有機光電領域的基礎，現已廣泛的被應用于顯示，能源，傳感，信息等領域。研究發現，如果能提高聚合物分子的共平面性，其π電子的離域性將得到促進，分子間相互作用增強，固相光電器件的性能也能隨之得到增強。與傳統導電高分子相比，cLPs 具有良好的共平面性和穩定性，具有成為下一代高性能有機活性材料的潛力。（圖一）

圖一：cLPs具有普通共軛高分子所不具備的恒定共平面特性

  相比于傳統高分子，cLPs的合成具有眾多挑戰。主要原因是由于分子的剛性主鏈由兩組化學鍵所連接。這造成一系列的問題，比如低溶解性使得在合成中產物在沒有完全反應的條件下沉淀出來，以及關環反應不完全產生較多的缺陷等問題。當前合成cLPs的方法可以分為兩種：一種是通過縮聚反應在單體之間直接形成兩組共價鍵將小分子聚合成稠環高分子，另一種是先合成帶反應基團的聚合物前體，再通過成環反應得到cLPs。（圖二）針對cLPs溶解度低的特點，不同的柔性支鏈被引入分子的主鏈，從而有效提高分子的溶解性。

圖二：cLPs的合成方法：（a）由稠環小分子縮聚反應一步而成；（b）先通過聚合反應得到聚合物前體，再進一步進行關環反應得到產物。

  盡管由于合成困難所帶來的挑戰，cLPs的應用研究受到一定限制，但很多被報道的cLPs分子都展現了優異的光電學性質和良好的穩定性。其中最早由美國空軍實驗室研發的分子BBL表現了出色的電子遷移率，被用于制造有機場效應晶體管（OFET）。進一步的研究發現，該晶體管具有超出普通共軛高分子的穩定性，其性能在室溫放置三年后仍不衰減。此外，cLPs還被研究人員用以制造有機發光二極管（OLED）以及鋰離子電池陰極，相關研究也都取得了令人驚喜的結果。

  在綜述的最后，作者對cLPs的研究進行了總結和展望。關于cLPs的研究體現了其作為新型sp2聚合物的巨大潛力。作者相信通過新穎的分子設計和多樣化合成手段，更多具有優秀性能的cLPs將會被制備，從而為先進有機材料的設計提供新思路。

Chemical Science封面

  論文鏈接：http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/sc/c7sc00154a#!divAbstract