刘云圻院士团队综述：异靛蓝型共轭聚合物在有机场效应晶体管中的合理设计、绿色合成和前沿应用

异靛蓝及其衍生物（Isoindigos, IIDs）作为常见的受体单元在构筑有机场效应晶体管中具有广泛应用。中国科学院化学研究所的郭云龙研究员和刘云圻院士团队从材料设计、绿色合成和前沿应用的角度，全面总结了IIDs型共轭聚合物在有机场效应晶体管领域的应用。

光电性能可调的共轭聚合物，因其质轻、柔性、溶液法加工等优点受到了广泛关注，目前已经在各种光电器件中获得应用。在过去的十年里，异靛蓝及其衍生物（Isoindigos, IIDs）作为常见的受体单元被广泛用于构筑有机场效应晶体管（Organic Field-effect Transistors, OFETs）。近日，中国科学院化学研究所郭云龙研究员和刘云圻院士等基于该团队前期在高迁移率IIDs型共轭聚合物领域的科研进展，从材料设计、绿色合成和前沿应用的角度，全面总结了IIDs型共轭聚合物在有机场效应晶体管领域的应用。

这篇综述主要围绕着三个方面进行展开：各类IIDs型受体的合成路线以及相应的高性能聚合物半导体，经典聚合物聚（异靛蓝-共-联二噻吩）(poly(IID-co-BT))的侧链工程和相应的前沿性应用，以及用于合成IIDs型聚合物的绿色聚合方法。正文内容主要基于：

（1）在过去的十年里，异靛蓝及其衍生物的种类逐渐丰富，并且在OFETs领域获得了广泛的应用。文中全面介绍了各种 IIDs 型受体（纯IID、取代型IIDs、苯并二呋喃二酮对苯撑乙烯BDOPV类、共轭拓展型IIDs）、单体合成路线以及相应的高性能聚合物。

（2）除了聚合物主链，侧链对材料溶解性、分子堆积、固态薄膜的微观结构、柔韧性和拉伸性等方面具有重要影响，从而有助于调控 OFETs器件性能并且拓展相应的应用领域。所以，文中介绍了经典共聚物poly（IID-co-BT）的侧链工程以及功能化应用，包括可拉伸晶体管、传感、有源矩阵驱动等。

（3）一般来说，有效的合成方法是获得目标聚合物的有效手段。为了满足绿色化学和高效合成的要求，避开传统的 Suzuki 和 Stille 聚合，文中主要讨论了合成IIDs型聚合物的绿色聚合方法，包括直接芳基化缩聚（DArP）、醛醇缩聚（Aldol Polycondensation）和电化学聚合（Electropolymerization）。

最后，文中对材料合成、器件功能化及其应用领域进行了深入的展望，为进一步研究提供参考和启发。

IIDs型聚合物应用于OFETs的时间轴

详见: Mingliang Zhu, Yunlong Guo, Yunqi Liu. A thriving decade: rational design, green synthesis, and cutting-edge applications of isoindigo-based conjugated polymers in organic field-effect transistors. Sci. China Chem., 2022, DOI: 10.1007/s11426-022-1239-0

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作者简介

朱明亮，中国科学院化学研究所博士研究生，2019年本科毕业于南京邮电大学高分子材料与工程专业。研究内容主要包括高迁移率p/n/双极性材料以及本征可拉伸聚合物半导体的设计合成和器件应用。

郭云龙，中国科学院化学研究所研究员，2010年于中国科学院化学研究所获博士学位, 2013至2016年在日本东京大学进行博士后/特任副教授研究，2019年获国家优秀青年科学基金资助。长期从事有机聚合物光电材料与器件以及有机-无机杂化材料与器件的研究工作。

刘云圻，中国科学院化学研究所研究员，物理化学家，中国科学院院士，第三世界科学院院士。1975年本科毕业于南京大学化学系，1985年至1988年在日本理化学研究所（RIEKN）进修，1991年于日本东京工业大学获博士学位。长期从事分子材料的设计与合成，包括π共轭小分子/高分子、碳纳米管和石墨烯、以及这些材料在电子器件中的应用。