刘俊研究员：基于硼氮配位键基本原理设计D-A型单元及其共轭高分子的新方法

中国科学院长春应用化学研究所的刘俊研究员课题组基于硼氮配位键（B←N）的基本原理，开发出具有分子内推拉电子（D−A）结构的新单元（BNDPB），发展出基于BNDPB单元的近红外吸收共轭高分子。

共轭高分子在有机电子学领域具有广泛的应用，是非常重要的光电功能材料，其优点是可以实现器件的柔性、低成本和溶液加工等。其中，推拉电子（D−A）结构共轭高分子具有能带结构和光吸收性质易调控、高载流子迁移率等明显优势，因此D−A型共轭高分子备受关注，发展迅速。一直以来，D−A型共轭高分子主要是采用D单元和A单元进行交替共聚制备，至今已发展出大量的D单元和A单元以及高性能光电功能高分子材料。

近期，中科院长春应化所高分子物理与化学国家重点实验室的刘俊研究员课题组提出先将D单元和A单元稠合构建具有分子内D−A结构的新单元，再与其他单元共聚制备共轭高分子的新方法。基于硼氮配位键（B←N）降低共轭结构LUMO/HOMO能级的基本原理以及配位形成稠环结构的作用，开发出梯形结构新单元（B←N bridged dipyridylbenzene，BNDPB），其兼具分子内推拉电子结构（HOMO定域在单元中心，LUMO离域在整个骨架上）和窄带隙（1.74 eV）的特征，发展出基于BNDPB单元的共轭高分子，获得了具有近红外光吸收性质的高分子，该工作为D−A型共轭高分子和窄带隙单元提供了新设计思路。

图1 基于硼氮配位键的D−A型单元及其共轭高分子

论文第一作者为中科院长春应化所硕士研究生邵兴鑫，通讯作者为刘俊研究员和窦传冬副研究员。

详见：Shao X, Dou C, Liu J, Wang L. A new building block with intramolecular D-A character for conjugated polymers: ladder structure based on B←N unit. Sci. China Chem., 2019, DOI: 10.1007/s11426-019-9518-7.

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【Review】Chuandong Dou, Jun Liu, Lixiang Wang. Conjugated polymers containing B←N unit as electron acceptors for all-polymer solar cells. Sci. China Chem., 2017, 60(4): 450-459.

窦传冬，中国科学院长春应用化学研究所副研究员，国家自然科学基金优秀青年基金获得者（2018年）、国家重点研发计划重点专项项目负责人（2018年）。专心于含硼共轭分子/高分子的设计、可控合成和功能调控的研究，在硼氮配位键稠环芳烃、硼氮配位键n-型高分子半导体、硼杂多维共轭分子三个方面，取得了系列创新性研究成果。作为通讯/第一作者在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.等SCI期刊发表研究论文28篇，被引用1100余次，引用超过100次的7篇。

刘俊，中国科学院长春应用化学研究所研究员，博士生导师，现任高分子物理与化学国家重点实验室副主任。研究领域为光电功能高分子、高分子太阳能电池，其带领的课题组在国际上开拓出了硼氮配位键n-型高分子半导体这一研究领域。2016年获得国家杰出青年科学基金，以通讯/第一作者发表研究论文60余篇，他引3000余次，13次被学术杂志予以专题评述或封面介绍。