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化學(xué)所在噻吩并噻吩型小分子光電功能材料方面取得系列進(jìn)展

2017-05-08 16:19:07 作者：本網(wǎng)整理來源：網(wǎng)絡(luò) 分享至：

中國科學(xué)院化學(xué)研究所有機固體重點實驗室研究員朱曉張受邀為美國化學(xué)會期刊Accounts of Chemical Research 撰寫了題為Thieno[3,4-b]thiophene-Based Novel Small-Molecule Optoelectronic Materials 的綜述文章，系統(tǒng)介紹了近年來他們在中科院戰(zhàn)略性B類先導(dǎo)科技專項支持下，在噻吩并[3,4-b]噻吩型小分子光電功能材料方面所取得的最新研究成果（Acc. Chem. Res. 2017, DOI: 10.1021/acs.accounts.7b00050）。

科研人員通過建立區(qū)域規(guī)整噻吩并[3,4-b]噻吩寡聚體模型，揭示了噻吩[3,4-b]并噻吩醌式化效應(yīng)的本源（J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 10357-10366），基于噻吩[3,4-b]并噻吩選擇性官能化發(fā)展了一系列功能pi-分子材料，在場效應(yīng)晶體管和太陽能電池等方面展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。針對醌式化合物弱熒光本性發(fā)展了具有強熒光性質(zhì)的近紅外醌式熒光材料（J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 11294-11302）。發(fā)展了具有兩維pi-拓展結(jié)構(gòu)的醌式三噻吩2DQTT，經(jīng)過對該分子體系的區(qū)域化學(xué)及烷基鏈細(xì)致優(yōu)化實現(xiàn)了優(yōu)異的場效應(yīng)性能，其遷移率和開關(guān)比分別達(dá)到5.2cm2V-1s-1和106 （J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 16176-16184; Adv. Mater. 2016, 28, 8456-8462）。基于給受體和醌式化兩種經(jīng)典策略，提出通過“增強D-A體系醌式共振”設(shè)計構(gòu)建有機光伏材料的新思路（J. Mater. Chem. A 2015, 3, 11194-11198），通過引入醌式化噻吩[3,4-b]并噻吩單元發(fā)展了新型小分子電子給體材料（STB-n系列），其光電轉(zhuǎn)化效率高達(dá)9.26% （J. Mater. Chem. A 2016, 4, 17354-17362），在此基礎(chǔ)上通過在噻吩[3,4-b]并噻吩和繞丹寧上引入拉電子基團(tuán)設(shè)計了一類非富勒烯受體新材料（ATT-n系列），通過與廣泛應(yīng)用的給體材料PTB7-Th匹配，其光電轉(zhuǎn)化效率高達(dá)10.07% （J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 15523-15526），進(jìn)一步提出“發(fā)展電子性質(zhì)高度可調(diào)的非富勒烯受體，遴選電子給體，實現(xiàn)活性層對可見光的高透過率和近紅外光的高吸收率”策略以期實現(xiàn)高性能半透明光伏器件，設(shè)計合成了小帶隙（或更窄帶隙）受體材料ATT-2，其與窄帶隙PTB7-Th在近紅外區(qū)的形成互補性吸收，實現(xiàn)了單結(jié)半透明器件7.84%的光電轉(zhuǎn)換效率（Adv. Mater. 2017, DOI: adma.201606574）。