张德清课题组在可拉伸聚合物半导体方面取得新进展

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聚合物半导体在可穿戴设备、健康监测、疾病诊断等新型领域中呈现出巨大的应用前景，基于聚合物半导体的柔性电子学是蕴含重大科学创新机遇的新领域。通常优异的电荷输运性能要求聚合物材料具有高结晶性，然而强结晶性会导致材料拉伸力学性能低。因此，设计合成高迁移率可拉伸的聚合物半导体极具挑战性。
　　近日，在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的大力支持下，化学研究所有机固体院重点实验室张德清课题组发展了在主链上引入中心不对称单元获得高迁移柔性聚合物半导体的新方法（图）。该策略实现了半导体性能和拉伸性能的协同调控，为柔性可穿戴设备提供可能的材料设计思路(Adv. Mater. 2023, 35, 2209896.)。

图.  P1和P2的化学结构式以及薄膜的结晶性和力学性能对比

　　如图所示，螺芴单元的引入可以打破主链的对称性，降低薄膜中的晶畴尺寸，进而显著降低薄膜的拉伸模量；同时螺芴单元的引入还可以减少侧链长链烷基的含量，提升小尺寸晶畴中的短程有序度；此外，通过调节螺芴单元上环形取代基大小还可以微调薄膜形貌。其中P2在150%的形变后迁移率高达3 cm2V-1s-1，在50%形变比例下循环拉伸1000次后迁移率仍保持在1.4 cm2V-1s-1以上，这是目前报道的可拉伸高分子半导体的最优性能。该工作为发展可用于柔性器件的可拉伸高分子半导体的设计提供了一种新策略。文章的第一作者为余晓波博士和陈亮亮博士，通讯作者为张德清研究员和李诚副研究员。
        文章来源：化学所
        张德清，中国科学院化学研究所研究员。1996年10月在德国海德堡大学获得自然科学博士学位，同年回到中国科学院化学研究所工作。现任化学所研究员、博士生导师，中国科学院有机固体重点实验室副主任，中国科学院化学研究所所长。从事功能分子的设计、合成、组装及其性质的研究，在包括四硫富瓦烯衍生物等光电功能分子的设计、合成，及其在新型分子开关、逻辑器件以及化学／生物传感器方面应用，磁性LB膜的研究等方面取得许多有重要创新意义的研究结果。