中科院化學所朱曉張團隊：噻吩并噻吩型小分子光電功能材料方面取得系列進展

【成果簡介】

中國科學院化學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，系統介紹了近年來他們在中科院戰略性B類先導科技專項支持下，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。

【圖文導讀】

圖1?噻吩并[3,4-b]噻吩（TbT）部分的共振結構和化學修飾的位置

R1通常是側鏈，R2通常是H或F原子，R3和R4通常是π-延伸連接的基團的位置

圖2?喹啉二噻吩（QBT）和QBTT的分子結構

QBTT熒光團在接近NIR區域時表現出非常強烈的排放值，Φ值范圍為8.6％（QBTT-C6）至53.1％（QBTT-FL），Φ和分子內電荷轉移（ICT）具有非常有趣和不尋常的正相關

圖3?TbT-Fluors的DMSO溶液的分子結構和熒光量子產率

TbT熒光體顯示全色可調排放，高Φ范圍從61％（TbT-PhCF3）到99％（TbT-PhOMe），特別是在高極性溶劑如二甲基亞砜和醇中

【研究內容】

科研人員通過建立區域規整噻吩并[3,4-b]噻吩寡聚體模型，揭示了噻吩[3,4-b]并噻吩醌式化效應的本源，基于噻吩[3,4-b]并噻吩選擇性官能化發展了一系列功能pi-分子材料，在場效應晶體管和太陽能電池等方面展現出良好的應用前景。針對醌式化合物弱熒光本性發展了具有強熒光性質的近紅外醌式熒光材料。發展了具有兩維pi-拓展結構的醌式三噻吩2DQTT，經過對該分子體系的區域化學及烷基鏈細致優化實現了優異的場效應性能，其遷移率和開關比分別達到5.2cm²V^-1s^-1和10⁶。基于給受體和醌式化兩種經典策略，提出通過“增強D-A體系醌式共振”設計構建有機光伏材料的新思路 ，通過引入醌式化噻吩[3,4-b]并噻吩單元發展了新型小分子電子給體材料(STB-n系列)，其光電轉化效率高達9.26%?，在此基礎上通過在噻吩[3,4-b]并噻吩和繞丹寧上引入拉電子基團設計了一類非富勒烯受體新材料(ATT-n系列)，通過與廣泛應用的給體材料PTB7-Th匹配，其光電轉化效率高達10.07%，進一步提出“發展電子性質高度可調的非富勒烯受體，遴選電子給體，實現活性層對可見光的高透過率和近紅外光的高吸收率”策略以期實現高性能半透明光伏器件，設計合成了小帶隙（或更窄帶隙）受體材料ATT-2，其與窄帶隙PTB7-Th在近紅外區的形成互補性吸收，實現了單結半透明器件7.84%的光電轉換效率。

原文鏈接：http://www.cas.cn/syky/201705/t20170508_4599657.shtml.

文獻鏈接：Thieno[3,4-b]thiophene-Based Novel Small-Molecule Optoelectronic Materials.

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