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一种用于简便合成荧光氰基取代芪类化合物的多功能骨架
摘要： 我们在此报道了一种氰基取代芪类化合物向更高π共轭延伸类似物的简便衍生化方法。该氰基取代芪作为合成骨架，在苯环的4位和4'位分别带有溴基和甲?；?，因此可通过多种简单有机反应选择性转化为其他官能团。所得含氰基取代芪骨架的π共轭分子在溶液和固态中均表现出荧光特性。
关键词： 脚手架，荧光，π-共轭分子
更新于2025-09-23 15:23:52
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通过供体和受体基团调控分子堆积以提升晶体管性能
摘要： 供体与受体基团的连接为开发新型有机共轭材料提供了一种简便有效的策略。然而，目前鲜有研究从分子层面揭示供体-受体相互作用机制。本研究设计了三种含单一受体单元但供体单元比例不同的小分子，通过理论计算与能级表征证实这三种分子的最低未占分子轨道（LUMO）能级几乎相同?；诰褰峁乖げ馄拦懒似浞肿佣鸦Ｊ?，发现供体-受体相互作用可使堆积方式从一维滑移堆叠调控为二维砖墙层状结构。这种二维分子堆积与电荷传输通道的形成为材料带来了显著性能提升：经调控后，单晶场效应晶体管中材料的电子迁移率高达3.29 cm2 V?1 s?1。
关键词： 有机场效应晶体管、共轭分子、给体-受体、晶体结构预测
更新于2025-09-23 15:22:29
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"扭曲"共轭分子作为高效全小分子有机太阳能电池的给体材料，采用四氢呋喃加工处理
摘要： 具有环境友好溶剂加工性能的高性能有机半导体是可印刷光电子学领域的迫切需求。本研究合成了四种以3-乙基罗丹宁为受体端基单元、2,5-双(4,8-二(5-(2-乙基己基)噻吩-2-基)苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2-基)噻吩[3,2-b]噻吩衍生物为给体单元的受体-给体-受体共轭分子（DRTT-T、DRTT-R、DRTT-OR和DRTT）。其中DRTT-T、DRTT-R和DRTT-OR分别在中心噻吩[3,2-b]噻吩(TT)单元的β位引入了5-(2-乙基己基)噻吩-2-基、2-乙基己基和2-乙基己氧基，而DRTT采用未取代的TT作为中心单元。密度泛函理论计算表明，DRTT-OR和DRTT呈现近乎平面的几何构型，而DRTT-T和DRTT-R因TT单元引入大位阻取代基形成"扭曲"骨架。与仅溶于氯仿等氯化溶剂的DRTT-OR和DRTT不同，DRTT-T和DRTT-R在甲苯、四氢呋喃(THF)等"绿色"溶剂中也具有高溶解度。以这些分子作为给体材料制备的非富勒烯小分子(NFSM)有机太阳能电池(OSCs)显示：具有扭曲骨架的DRTT-T和DRTT-R器件性能显著优于平面构型的DRTT-OR和DRTT，这归因于其共混薄膜中形成了π-π堆积距离为3.7-3.8?的有序面朝上微结构及给受体互穿网络。最重要的是，采用THF加工的DRTT-T和DRTT-R器件功率转换效率(PCE)分别达到9.37%和10.45%。本研究表明，"扭曲"共轭骨架是设计适用于高效OSCs的环保溶剂加工型有机半导体的有效策略。
关键词： 共轭分子、四氢呋喃、有机太阳能电池、给体材料、功率转换效率
更新于2025-09-16 10:30:52
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基于共轭星形给体-受体寡聚物的单材料有机太阳能电池和光电探测器中的电荷光生与复合
摘要： 单材料有机太阳能电池（SMOSC）因其结构简单、制备便捷而备受关注，从而几乎避免了异质结有机太阳能电池的诸多缺陷。然而其性能仍较低，首要原因是对光能转化为电能过程中能量损耗的认知不足。本研究展示了一种基于星型π共轭给体-受体寡聚物的溶液法制备SMOSC，该寡聚物以三苯胺给体（N-Ph3）和烷基/苯基二氰乙烯基受体（DCV-R）为核心，通式为N(Ph-nT-DCV-R)3（nT代表n聚噻吩）。我们研究了其电荷光生与复合过程。该SMOSC展现出较小的能量损耗，开路电压高达1.08-1.19 V，在0.45倍太阳光强下功率转换效率达1.22%（1倍太阳光强下为1.13%），其中N(Ph-2T-DCV-Ethyl)3的最大外量子效率达24%，这些指标在基于共轭给体-受体小分子或寡聚物的SMOSC中均属领先水平。研究发现：单分子复合在短路条件和最大功率点占主导，而开路条件下光生电荷几乎以双分子形式复合。性能瓶颈被证实为弱电场极限下Onsager模型完美描述的场助电荷产生过程。结果表明共轭给体-受体分子间的电荷离域将有助于SMOSC的进一步发展。
关键词： 共轭分子、电荷复合、给体-受体分子、昂萨格模型、有机太阳能电池、电荷产生
更新于2025-09-12 10:27:22
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利用机器学习揭示有机太阳能电池分子特性与器件参数之间的关联
摘要： 理解分子特性与器件参数之间的关系不仅对提升有机太阳能电池的整体性能至关重要，还能满足特定应用（如太阳能制氢所需的高开路电压VOC，以及太阳能窗应用所需的高短路电流JSC）的器件要求。本研究采用13个关键分子特性作为描述符，为三个重要器件特性（VOC、JSC和填充因子FF）构建了一系列机器学习模型，展现出优异的预测性能（相关系数r=0.7）。这些模型对于设计具有高VOC/JSC特性的特定光伏应用前景材料具有重要价值。研究还揭示了各器件参数对应描述符的重要性，这有助于参数调控并深化对能量转换过程的理解。
关键词： 虚拟筛选、有机光伏、机器学习、共轭分子、有机太阳能电池
更新于2025-09-12 10:27:22
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基于二酮吡咯并吡咯的给体-受体寡聚物在固态中氢键介导的分子堆积研究
摘要： 合成了两种含热不稳定2-甲基己基-2-氧代羰基(mHoc)基团的二酮吡咯并吡咯(DPP)基给体-受体寡聚物mHocPBT和mHocTBT，用于研究固态中氢键介导的分子堆积。通过将浇铸的固体薄膜在180至200°C之间退火，这些可溶性寡聚物可转化为具有强分子间氢键且类似颜料的材料HPBT和HTBT。分子间氢键的形成显著改变了寡聚物的分子构象、分子堆积结构及相关光学性质，其中HPBT分子在紫外/可见光谱中呈现红移，而HTBT分子呈现蓝移。旋涂的mHocTBT和HTBT薄膜还表现出有趣的形貌和电荷传输特性。尽管单个mHocTBT寡聚物分子相比HTBT具有更好的共面分子构象，但增强的π-π堆积结构和更大的晶粒尺寸使HTBT薄膜具有更优异的电荷传输性能。
关键词： 分子堆积、共轭分子、氢键
更新于2025-09-10 09:29:36