缺電子構(gòu)筑基元在n型聚合物的開發(fā)中起到至關(guān)重要的作用。但是目前在n型聚合物的開發(fā)中，可供選擇的缺電子構(gòu)筑基元的種類相對較少，特別是具有優(yōu)異溶解性的強缺電子構(gòu)筑基元更為稀缺，這嚴(yán)重制約了n型聚合物半導(dǎo)體材料的發(fā)展。酰亞胺基團不僅具有強的吸電子能力，在其氮原子上引入烷基鏈還可以賦予分子優(yōu)異的溶解性和溶液加工性，因此在受體構(gòu)筑基元的開發(fā)中被廣泛應(yīng)用。南方科技大學(xué)材料科學(xué)與工程系郭旭崗教授團隊一直致力于酰亞胺基受體構(gòu)筑基元的設(shè)計與合成，報道了一系列原創(chuàng)性的工作（Angew. Chem. Int.Ed. 2017, 56, 15304.; Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 9924.; J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 6095.; J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 4329.; J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 1539.; Acc. Chem. Res. 2021, 54, 20, 3804.; Nature 2021, 599, 67.）。
圖1. （a）芴酮基酰亞胺強缺電子構(gòu)筑基元的設(shè)計策略，（b）芴酮基酰亞胺及常見受體構(gòu)筑基元的理論計算LUMO能級（基于自旋限制的密度泛函理論(DFT)，在B3LYP/6-31G(d)方法和基組下計算）。
圖2. C4FOI（a, b）和C4FCNI（c, d）的單晶結(jié)構(gòu)。
圖3. （a）芴酮基酰亞胺單體的合成路線，（b）芴酮基酰亞胺聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)。
圖4. 聚合物PFOI-V（a, c）和PFOI-Tz（b, d）有機薄膜晶體管（OTFTs）的輸出曲線（a，b）和轉(zhuǎn)移曲線（c, d）。
在該工作中，郭旭崗教授團隊通過酰亞胺化缺電子的芴酮單元及其衍生物，開發(fā)了兩種具有優(yōu)異溶解性和高度平面性的強缺電子基元FOI和FCNI，并基于它們開發(fā)了一系列新型的n型聚合物半導(dǎo)體材料。該工作不僅豐富了受體構(gòu)筑基元的化學(xué)結(jié)構(gòu)，還為新型受體構(gòu)筑基元的開發(fā)提供了一種新的設(shè)計思路。該工作同時得到了國家納米中心魏志祥教授和張建齊老師的大力支持。
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202205315
- 南科大郭旭崗教授/海南大學(xué)陳志才副教授 Angew：菲酰亞胺基N型聚合物半導(dǎo)體材料在薄膜晶體管中的應(yīng)用 2024-03-08
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