通訊作者單位：復(fù)旦大學(xué)材料科學(xué)系，聚合物分子工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室聚合物半導(dǎo)體材料具有化學(xué)結(jié)構(gòu)易修飾、能帶及光譜可調(diào)、高柔性、可結(jié)合印刷技術(shù)實(shí)現(xiàn)大面積制備電子器件等優(yōu)勢(shì)，在有機(jī)光電子領(lǐng)域潛力巨大。雖然目前已發(fā)展了豐富和高遷移率的p型聚合物半導(dǎo)體材料，但是n型和平衡雙極性聚合物半導(dǎo)體在分子多樣性、遷移率和穩(wěn)定性上遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于p型聚合物材料。如何更好地設(shè)計(jì)n型/雙極性聚合物半導(dǎo)體的分子結(jié)構(gòu)對(duì)于發(fā)展高性能有機(jī)集成電路、全聚合物太陽(yáng)能電池、有機(jī)熱電等p-n結(jié)器件具有重要意義。有鑒于此，復(fù)旦大學(xué)劉云圻院士/王洋團(tuán)隊(duì)近年來(lái)聚焦吡咯并吡咯二酮（DPP）基n型/雙極性聚合物半導(dǎo)體材料，在DPP基二聚體或多聚體的設(shè)計(jì)及其C-H直接芳基偶聯(lián)合成等方面開(kāi)展了系列研究（Matter, 2022, 5, 1953-1968; Adv. Mater. 2023, 35, 2210093; Sci. China Chem. 2023, 66, 548-561; Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202409018）。近日，王洋研究員受Chemistry – A European Journal期刊主編Jing Tang博士邀請(qǐng)，綜述了近年來(lái)基于吡咯并吡咯二酮（DPP）及其衍生物的n型/雙極性聚合物半導(dǎo)體材料的研究進(jìn)展。詳細(xì)介紹了n型/雙極性DPP基聚合物半導(dǎo)體的分子設(shè)計(jì)策略與合成路線，并闡明了高遷移率n型/雙極性DPP基聚合物半導(dǎo)體材料的構(gòu)效關(guān)系。 DPP具有優(yōu)異的分子平面性和較好的拉電子能力。基于DPP的p型有機(jī)聚合物半導(dǎo)體材料因其具有優(yōu)異的光電性能而受到了廣泛關(guān)注。然而，由于相對(duì)較高的最低未占分子軌道（LUMO）能級(jí)，n 型和平衡雙極性DPP基聚合物材料相對(duì)較少。此外，他們的遷移率和空氣穩(wěn)定性也遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于p型DPP聚合物材料。因此，許多研究工作致力于開(kāi)發(fā)具有更強(qiáng)拉電子能力的DPP衍生物來(lái)降低材料的LUMO能級(jí)，從而提高電子遷移率。該綜述總結(jié)了近年來(lái)常用的降低DPP聚合物L(fēng)UMO能級(jí)的分子設(shè)計(jì)策略 （圖1），包括1.；將DPP與不同的受體單元共聚2. 將DPP與不同的弱給體單元共聚；3.DPP單體兩側(cè)芳基的優(yōu)化；4.對(duì)DPP進(jìn)行擴(kuò)環(huán)；5. 設(shè)計(jì)合成DPP二聚體或多聚體衍生物。該綜述按照上述分子設(shè)計(jì)策略分類，詳細(xì)介紹了n型/雙極性DPP聚合物半導(dǎo)體的合成方法、路線, 并闡明了結(jié)構(gòu)與性能之的關(guān)系，最后評(píng)述了各類策略的優(yōu)劣勢(shì)，為新一代高性能n型/雙極性聚合物半導(dǎo)體材料的理性設(shè)計(jì)提供了指導(dǎo)。 圖1 降低DPP基聚合物半導(dǎo)體LUMO能級(jí)的分子設(shè)計(jì)策略上述研究工作得到了劉云圻院士的悉心指導(dǎo)，并得到國(guó)家自然科學(xué)基金，上海市自然科學(xué)基金等項(xiàng)目資助。相關(guān)論文于近日發(fā)表于Chemistry – A European Journal期刊。Rational Molecular Design of Diketopyrrolopyrrole-Based n-Typeand Ambipolar Polymer SemiconductorsTao Shen, Zhen Jiang, Yang Wang, Yunqi Liu Chem. Eur. J. 2024, 30, e202401812. DOI: 10.1002/chem.202401812沈濤，博士畢業(yè)于復(fù)旦大學(xué)材料科學(xué)系（2024屆），師從劉云圻院士和王洋青年研究員。2024年7月至今在香港城市大學(xué)Alex Jen教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)展博士后工作。主要研究方向?yàn)楦咝阅苡袡C(jī)聚合物半導(dǎo)體分子設(shè)計(jì)合成與性能研究。蔣震，復(fù)旦大學(xué)材料科學(xué)系2022級(jí)博士研究生，師從劉云圻院士和王洋青年研究員。目前主要研究方向?yàn)槿彪娮邮荏w單元及其聚合物的設(shè)計(jì)合成與性能研究。王洋 1987年生，浙江紹興人。復(fù)旦大學(xué)材料科學(xué)系青年研究員，博導(dǎo)。上海市東方學(xué)者特聘教授，上海市海外高層次引進(jìn)人才。2010年本科畢業(yè)于西北工業(yè)大學(xué)，2013年碩士畢業(yè)于中科院寧波材料所，師從國(guó)家杰青葛子義研究員。2017年博士畢業(yè)于日本東京工業(yè)大學(xué)，隨后以日本學(xué)術(shù)振興會(huì)JSPS特別研究員身份在日本理化學(xué)研究所(RIKEN)開(kāi)展工作，師從有機(jī)半導(dǎo)體材料學(xué)家Kazuo Takimiya教授。2020年加盟復(fù)旦大學(xué)材料系劉云圻院士團(tuán)隊(duì)。近年來(lái)在聚合物半導(dǎo)體領(lǐng)域取得了特色成果，圍繞n-型/雙極性聚合物半導(dǎo)體的設(shè)計(jì)合成、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)調(diào)控和器件應(yīng)用三個(gè)層面展開(kāi)研究，著眼于從分子水平上系統(tǒng)而深入地探究分子結(jié)構(gòu)特性與載流子輸運(yùn)的關(guān)系規(guī)律。迄今發(fā)表論文60多篇，包括以通訊作者和第一作者發(fā)表在JACS、Angew.Chem.、Adv.Mater.、Matter、Adv.Funct.Mater.等期刊上。作為負(fù)責(zé)人主持國(guó)自然青年基金、面上項(xiàng)目和上海市自然基金項(xiàng)目等10余項(xiàng)，入選英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)ChemComm和材料化學(xué)新銳科學(xué)家。曾獲日本東京工業(yè)大學(xué)手島精一紀(jì)念研究獎(jiǎng)、浙江省自然科學(xué)二等獎(jiǎng)、國(guó)家優(yōu)秀自費(fèi)留學(xué)生獎(jiǎng)學(xué)金等榮譽(yù)。 
劉云圻，1949年生，江蘇靖江人。物理化學(xué)家，中國(guó)科學(xué)院院士，第三世界科學(xué)院院士。復(fù)旦大學(xué)材料科學(xué)系教授, 中科院北京化學(xué)研究所研究員。1975年本科畢業(yè)于南京大學(xué)化學(xué)系，1985年至1988年，在日本理化學(xué)研究所 (RIEKN)進(jìn)修。1991年，于日本東京工業(yè)大學(xué)獲博士學(xué)位。長(zhǎng)期從事分子材料的設(shè)計(jì)、合成，包括π共軛小分子/高分子，碳納米管和石墨烯，以及這些材料在電子器件中的應(yīng)用，包括在發(fā)光二極管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管和分子器件。發(fā)表SCI論文700余篇（他引5萬(wàn)余次，h因子大于110），獲授權(quán)中國(guó)發(fā)明專利80項(xiàng)，出版專著1部及19章節(jié)，在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)會(huì)議上做大會(huì)/主題報(bào)告150余次。2007，2016，2019年獲國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)各一項(xiàng)，2017年度獲北京市自然科學(xué)一等獎(jiǎng)。2014–2021年連續(xù)入選湯森路透（科睿唯安）全球"高被引科學(xué)家"名錄。曾任科技部國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）重大科學(xué)前沿領(lǐng)域第四屆專家咨詢組副組長(zhǎng)，目前擔(dān)任中國(guó)化學(xué)會(huì)有機(jī)固體專業(yè)委員會(huì)副主任、中國(guó)材料研究學(xué)會(huì)功能分子材料和器件分會(huì)主任和Nanoscale, ACS Materials Letter，Smart Mat.等6種期刊的編委/顧問(wèn)委員會(huì)成員。
