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  聚合物半導體材料因在制備大面積、低成本、柔性電子器件等領域的潛在應用而備受關注。然而，在開發聚合物半導體材料過程中，通常需要繁瑣苛刻的反應條件且效率不高，這導致新型高性能給受體共軛聚合物半導體材料的發展越來越緩慢。復雜的合成過程以及高昂的成本也偏離了以綠色環保的方法獲取物美價廉的有機半導體的發展方向。而通過將已開發的高性能的給受體單元重新組合，進行多組分無規共聚的策略則有望改變這一現狀，加快新型聚合物半導體材料的發展。

  合肥工業大學邱龍臻研究員，張國兵副研究員課題組在異靛藍基聚合物中通過無規共聚的方式引入具有更大稠合芳環和平面剛性的強吸電子基團BIBDF以期改善共聚物的性能。初步研究表明，BIBDF單元的引入可以改善聚合物薄膜的晶體結構，促進分子的層狀有序排列并使得分子間π-π堆積更加緊密。引入合適比例的BIBDF，聚合物的空穴遷移率從原來的0.71提高到2.17cm² V^-1 s^-1。

  在此研究的基礎上，又進一步研究了側鏈分叉點以及主鏈組分對異靛藍基無規共聚物性能的影響。結果表明隨著側鏈支化位點遠離主鏈骨架，共聚物薄膜的層狀堆積變得更加有序，π-π堆積距離變小。另外，在最優側鏈的基礎上，調控主鏈中BIBDF的比例可以進一步促進分子的有序堆積和結晶。通過側鏈和主鏈的綜合調控，聚合物遷移率從2.19提高到7.01 cm² V^-1 s^-1。這一結果為未來高性能無規三元共聚物的設計與合成工作提供了參考。

圖1. 聚合物結構及遷移率與側鏈、主鏈組分關系圖

  以上成果發表在Macromolecules (2018, 51, 370-378和2019, 52, 4765-4775) 上。

  論文鏈接：

  https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.macromol.7b02309

  https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.macromol.9b00474