具有鲁棒性机械性能和高弹性的超长室温磷光共价有机框架弹性体

开发具有持久稳定室温磷光的弹性体材料是柔性电子学和光子学领域的一大挑战.本文报到了一种高度可拉伸、高机械强度且可持续发光的室温磷光共价有机框架弹性体(SPU-D230-UPy COF)材料.该材料由烷基链软段与含多重氢键硬段限域共价有机框架而组成,展现出高的机械性能和高弹性.在除去365 nm的激发后,具有明亮且持续的室温磷光发射特性(发光时间持续3.0 s).力学研究表明,其具备约33.5 MPa的强度、约188.26 MJ/m3的优异韧性以及约76.6 MPa的杨氏模量.同时该弹性体即使经历反复的机械变形也能保持优异的光学性能.本研究为发光弹性体在可穿戴设备、柔性显示器和防伪设备等方面的应用奠定了基础.

共轭聚合物受体光伏材料和全聚合物太阳电池

全聚合物太阳电池(all-PSCs)由p-型共轭聚合物给体和n-型共轭聚合物受体共混活性层夹在ITO透明电极和金属顶电极之间所构成,除具有一般有机太阳电池器件结构简单、质量轻、可以制备成柔性和半透明器件等优点外,还具有形貌和光照稳定性好及抗弯折性能高等突出特点,最近成为有机太阳电池领域的研究热点。给体和受体光伏材料的吸收互补和能级匹配是获得高效all-PSC的关键。本文将介绍n-型共轭聚合物受体光伏材料的发展历史,重点介绍最近发展的窄带隙小分子受体高分子化的聚合物受体光伏材料,基于这类聚合物受体光伏材料的全聚合物太阳电池的能量转换效率已经超过了15%。最后对共轭聚合物受体光伏材料和全聚合物太阳电池下一步的研究方向和研究重点进行了展望。

溶液法制备的有机薄膜晶体管研究进展

近年来,随着有机半导体材料的设计、合成以及新技术的开发利用,溶液法制备的有机薄膜晶体管(Organic thin-film transistors,OTFTs)取得了快速发展。本文简单介绍了OTFTs的结构和工作原理,总结了近几年来可溶液法加工的有机半导体材料、介电材料和电极材料的研究进展,讨论了OTFTs的溶液法制备技术,最后对OTFTs发展面临的问题和发展前景进行了探讨。

基于无规三元共聚物的非卤溶液加工型高效聚合物太阳能电池（英文）

在本工作中,我们以烷硫基噻吩基取代的苯并二噻吩(BDTT-S)为给体单元、5,6-二氟取代苯并三唑(FBTz)和噻唑并噻唑(TTz)为弱吸收电子受体单元,设计合成了一系列宽带隙的无规三元共聚物给体材料。通过改变两个受体单元FBTz和TTz在聚合物中的摩尔比,有效调节了聚合物的光学、电化学、分子排列以及电荷传输性能。最终,使用非卤溶剂为加工溶剂,以三元共聚物PSBTZ-60为给体、ITIC为非富勒烯受体的聚合物太阳能电池(PSCs)获得了10.3%的能量转换效率(PCE),其中开路电压为0.91 V,短路电流为18.0 mA·cm-2,填充因子为62.7%;与之相比,在相同的器件制备条件下,基于PSTZ:ITIC的PSCs仅获得8.5%的PCE,基于PSBZ:ITIC的PSCs也仅获得8.1%的PCE。这些结果表明:三元无规共聚能够作为一种简单且实用的策略去设计、合成高性能聚合物光伏材料。

基于吡咯并吡咯二酮的D-A化合物的合成及其光学性质研究

通过Suzuki反应,在噻吩取代吡咯并吡咯二酮(DPP)的两端引入不同的电子给受体,成功构建了一系列基于吡咯并吡咯二酮的D-π-A化合物.通过核磁共振谱、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、循环伏安结合理论计算对这一系列化合物进行了表征.通过对比发现,随着分子共轭长度的增加,其紫外吸收呈现较明显的红移,最大移动到近红外区(650nm).电化学研究表明,该类化合物具有较低的能级.光学以及电化学性质研究表明,该DPP类化合物可以作为构建有机电子学方面的重要材料,特别是在有机太阳能电池方面具有潜在的应用.

丁二炔类材料拓扑化学聚合行为

丁二炔类材料(diacetylenes)由于其独特的聚合方式(即拓扑化学聚合,topochemical polymerization)以及聚合后形成的共轭高分子材料表现出优异的电学、非线性光学等特性,很早就受到了人们的广泛关注.当然,不是所有的丁二炔类化合物都能发生晶体内的拓扑化学聚合反应,这需要丁二炔单体分子在固态下首先要满足一定的分子堆积结构,同时还需要有合适的外界条件,譬如加热、光照、?射线辐射等条件来刺激该反应的发生.本文从分子结构的设计合成和超分子化学结构的构建两个角度出发,系统总结了能够实现丁二炔类材料发生晶体内拓扑化学聚合的各种策略,讨论了相关丁二炔类化合物的反应特性及反应后的分子结构特征,最后简要介绍了聚丁二炔类共轭高分子材料在光、电、传感等领域的潜在应用.通过本文对丁二炔类材料拓扑化学聚合行为研究的系统总结,希望能够再次激起化学工作者对于利用拓扑化学聚合反应来制备共轭高分子材料的研究兴趣,从化学合成的角度进一步发展一些新的可发生拓扑化学聚合反应的单体分子结构单元,丰富该类材料体系,促进相关研究的发展.

基于聚合物给体/有机小分子/富勒烯受体的三元共混有机太阳能电池

成功构筑了基于聚合物给体P3HT/有机小分子TT-TTPA/富勒烯受体PC61BM的三元共混有机太阳能电池.共轭有机小分子TT-TTPA与PC61BM有很好的相容性,相分离很小.溶剂退火和热退火时,含量相对较少的TT-TTPA容易从P3HT相中脱离出来进入PC61BM相,增加P3HT的结晶空间,从而提高P3HT的结晶度和相纯度.通过引入少量的第三组分TT-TTPA,制备的三元共混有机太阳能电池获得了4.41%的能量转换效率,相对于P3HT/PC61BM二元共混体系的效率(3.85%)提高显著.

太阳光照下酞菁类有机半导体光催化C-H活化合成联芳基功能材料

有机共轭功能材料由于具有优异的光学和电学性能在有机光电子学领域备受关注和研究.发展简单、高效、绿色的有机功能材料合成方法是该领域研究中的一个重要课题.本研究发展了一种通过酞菁类有机半导体材料作为催化剂光催化C–H活化合成联芳基类功能材料的绿色方法.以酞菁类半导体材料为光催化剂,采用日常生活中最常见的清洁能源太阳光为光源,实现了室温下通过光催化直接C–H活化的方式合成联芳基化合物.研究发现, TiOPc(酞菁氧钛)半导体材料的催化活性最高,且对不同的芳基功能团展现了良好的催化活性.并以TiOPc作为光催化剂,合成了具有常见蒽类骨架结构的半导体功能材料,拓展了有机半导体功能材料的合成途径.

“原位生长”阵列化薄膜助力高效柔性太阳能电池

有机-无机杂化钙钛矿材料具有高的光吸收系数(10^5 cm^-1)、大的电子/空穴扩散长度(高达1 μm)、带隙易于调节(l^2.5eV)、较小的激子结合能(约40meV)、可进行低成本的溶液加工等特性,使得钙钛矿太阳能电池在过去十年得以快速发展.目前,钙钛矿太阳能电池的最高效率已经超过25%,且稳定性也得到了很大的提高,有望获得实际应用.

新型共轭聚合物的设计合成及其在场效应晶体管的应用

近年来,有机场效应晶体管(OFETs)由于在柔性器件和可穿戴电子学中的潜在应用受到了学术界和工业界的普遍关注,尤其是以聚合物半导体材料构筑的晶体管性能得到了快速的发展.如何设计合成用于OFETs的高性能聚合物半导体材料,一直是我们的追求目标.然而,分子结构对迁移率的影响仍缺少系统的比较.本文综述了近年来国内外新型聚合物材料的最新进展.我们按照材料的种类以及载流子的传输类型进行了分类,对高性能聚合物材料的发展过程、材料的设计思路以及相应的FETs性能进行了系统地归纳总结.通过研究分子及分子聚集态结构与器件性能之间的关系,希望为以后设计合成新型的高性能的聚合物材料提供有益的借鉴和指导.

“触动”脑神经的电子皮肤

2015年12月Nature评选出年度十大科学人物,斯坦福大学化工系鲍哲南教授因在人造电子皮肤领域取得的重大进展而入选.鲍哲南教授是世界著名的华裔科学家,她领导的研究团队多年来一直致力于电子皮肤的研究,并率先取得系列突破性进展.随着最新研究成果在Science上的发表,该团队首次实现了人造电子皮肤与脑神经的通讯,成为该领域发展史上又一重要里程碑[1].作为材料和化学领域的领军科学家之一,鲍哲南教授此次入选Nature年度科学人物,彰显了她在电子皮肤领域做出的杰出贡献.

分子内电荷转移化合物自组装功能体系

本文综述了基于电荷转移作用的具有特定组装结构的功能分子体系的合成、自组装过程和性质.易于组装且结构-性能关系清晰的分子内电荷转移化合物的分子设计可以用来开发新颖的功能体系.我们阐述了通过在π共轭体系中引入杂环或杂原子或通过使用其他芳香环扩展芳香体系的共轭长度等方法合成分子内电荷转移化合物.分子内电荷转移化合物的给体/受体以及其连接基团极大地影响有机聚集体的形貌、尺寸和其光化学性能.非中心对称的超细纤维结构的独立非线性光学响应能够在光谱上和空间上被分离和调控;分子内电荷转移化合物的另一个应用是发展基于分子内电荷转移过程效率调控的分子传感器.通过分子内电荷转移化合物的可控自组装将获得新的或改进的化学和物理性质,该方法将被广泛应用于光学、电学和光电子领域.