基于梯形噻吩并硼氮杂稠环芳烃的有机半导体材料：分子设计，合成及性质

基于有机半导体材料的新一代光电器件，具有制备工艺简单、成本低廉、质量轻和柔性衬底兼容性好等优点，在信息和新能源产业等领域有着广阔的应用前景。其中开发高载流子迁移率、高稳定性和高光谱吸收效率的新型有机半导体材料，尤其是较为匮乏的n型有机半导体材料，是有机光电领域的研究热点之一。本项目拟设计、合成新梯形噻吩并硼氮杂稠环芳烃分子，以这些分子为关键功能构筑单元，建立从有机小分子到聚合物，具有高组装性、高载流子迁移率及高光电活性的有机半导体材料体系，并研究其作为关键材料在有机薄膜场效应晶体管（OFET）和有机薄膜太阳能电池（OSC）器件方面的应用，建立构效关系。

多稠环芳烃是一类非常重要的有机半导体材料，可广泛用于各类电子器件，如有机场效应晶体管(OFET)、 有机薄膜太阳能电池(OSC)等。这些器件具有具有制备工艺简单、成本低廉、质量轻和柔性衬底兼容性好等优点，在信息和新能源产业等领域有着广阔的应用前景。本项目致力于开发新型含B(硼)、 N(氮)杂原子稠合芳烃分子，硼氮（B-N）和碳碳（C=C）结构单元互为等电子体，以硼氮（B-N）单元部分替代富碳稠环化合物的碳碳（C=C）单元，形成的硼氮（B-N）杂稠环类似物在分子结构上变化较小，另一方面，硼和氮显著的电负性差别,导致B-N结构单元的偶极矩和离子成分特征，而硼和氮原子在骨架或相对位置的不同也可以获得不同的偶极结构，从而，可有效调控体系前线分子轨道以及调解体相中分子间的相互作用，进而，改善有机共轭分子的光电性能。具体地，我们成功制备了系列新型含硼、氮杂原子共轭寡聚物和多孔聚合物，开展了它们在电致发光、气体选择性吸附、离子识别、生物成像以及能源转换和存储等方面的应用性研究，在以下几个方面获得了进展：.1. 利用硼氮缩合导向的亲电取代环合反应，实现了多个系列具有不同对称性几何结构的梯形硼氮杂并苯分子的高效制备，这类分子具有优异的化学稳定性和热稳定性以及可多样化修饰等特点，以这些化合物作为主体活性材料，成功制备了第一个基于硼氮杂稠环分子的二极管蓝光器件；对并噻吩封端的硼氮杂并苯分子的末端位置实现了高效率、区域选择性单溴代和双溴带，并通过偶联反应制备了系列含硼氮单元的共轭寡聚物。.2. 发展了多个系列含单或双B核杂原子的B,N-杂有机染料分子，系统研究了这些分子的几何及电子结构，揭示了它们独特的光物理和电化学性质，特别是开发了一类新型具有大斯托克位移聚集诱导效应、压致变色响应和选择性识别氟离子的智能分子，拓展了硼氮杂有机功能分子在离子识别和生物成像等方面的应用性研究。.3. 成功制备了多个系列B，N杂原子二维和三维共轭多孔聚合物基和碳基功能材料，这些功能材料具有的高比表面、路易斯酸性以及独特的偶极结构等特性，在电荷转移、能量转化以及对环境中有害离子的选择性识别等方面表现出良好的活性,代表了一类具有广阔发展空间的新型功能材料。