有機薄膜晶體管具有低成本、輕便、柔性和可用於大面積溶液加工等特點，在邏輯電路🐓，顯示器件和射頻電子標簽等領域具有巨大的潛在應用。比起小分子材料，聚合物材料具有更好的溶液加工性，更好的機械性能和熱力學穩定性。傳統聚合物場效應晶體管的研究主要集中在噻吩類聚合物，但是該類聚合物遷移率較低，並且在空氣中穩定性差，很難滿足進一步的商業化要求。另一方面，聚合物材料中結構和性能關系的研究還很不成熟，進一步阻礙了該領域的發展。
意昂体育平台化學與分子工程學院裴堅教授課題組開展了異靛青類分子聚合物場效應晶體管材料結構和性能的研究🥧。他們首先將異靛青這一染料分子應用於聚合物場效應晶體管領域。研究發現該類聚合物具有低的HOMO能級👨🏻🏭，因而表現出了很好的空氣穩定性👩❤️👨，並可在濕度高達60%的空氣中穩定長達6個月之久（J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 6099）🚃。基於這一成果，他們設計合成了十多種該類聚合物材料，並利用上海同步輻射衍射光束站開展了深入的結構和性能的研究。研究發現聚合物片段的對稱性和最終聚合物骨架的構象具有密切的關系⛎，並且極大地影響著聚合物的有序排列，從而影響聚合物材料的遷移率。該研究工作以全文形式發表於材料化學上（Chem. Mater. 2012, 24, 1762）。
烷基鏈傳統上僅被用來改善材料的溶解度，但是該課題組隨後的研究表明烷基鏈的設計對聚合物遷移率具有很大的影響。他們首次研究了烷基鏈分叉位置的影響，發現隨著分叉位置遠離聚合物的主幹，π-π堆積距離會逐漸變小💍🏊🏼，當距離為三個亞甲基時達到了最大遷移率3.62 cm2 V-1 s-1。這一研究揭示了烷基鏈對共軛材料性能的影響，對聚合物材料的設計具有十分重要的意義（Adv. Mater. 2012, 24, 6451）。
該課題組進一步通過化學修飾異靛青骨架，引入氟原子降低聚合物材料的LUMO能級，成功實現了空氣穩定的高效率空穴和電子雙極傳輸。這一研究成果為簡化邏輯電路設計🍴，降低成本提供了條件，並給其他空氣穩定的電子傳輸材料提供了很好的分子結構設計思路（J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 20025），實現高效率的空氣穩定的電子傳輸，解決了目前聚合物場效應晶體管領域研究的關鍵問題。
相關工作得到了科技部、國家自然科學基金委和上海光源的資助。
編輯🤳🏿：Moo
