纳米人

化学所李玉良等Adv Mater综述：有机半导体材料的合成、组装、器件应用

纳米技术

2021-09-06

目前有机半导体在能源存储和转化器件、光电化学、催化、生物传感器等领域中得到广泛应用，为了实现此类应用，人们需要对有机材料的化学结构设计、自组装过程进行优化。有机半导体的形貌以及相关基本性质等因素受到纳米尺度或宏观的微米尺度广泛的尺寸影响。

有鉴于此，中科院化学所李玉良、山东大学王宁等综述报道目前设计有机半导体材料的多尺度设计相关进展，作者列举了一些具有代表性的工作，讨论了其应用于器件，器件设计与有机化学合成、超分子自组装技术结合，为发展新一代有机半导体材料提供了机会。

本文要点：

（1）

有机半导体材料的优异性能和突出特点在近些年受到更多关注，为发展共价键合有机半导体材料提供机会，此外通过超分子相互作用发展的自组装技术同样得到广泛发展。共价键合作用有机半导体分子的种类得以扩展，比如多环芳烃、1D线形共轭聚合物、2D纳米线平面分子、有机框架材料等；此外，非共价键合体系，多级自组装体系，有机晶体等同样展示了显著的应用前景。因此为了理解分子结构、聚集形式、本征性质等之间的相互关系，需要对形貌、分子结构、分子组装之间的关系进行研究。同时，更加复杂的体系，包括精确的图案化、共结晶、复合结构组装、异质结等受到关注和发展。

这些材料体系在构建器件用于能量存储和转化、场效应晶体管、光探测器、电子学/光子学器件、分解水体系、化学传感器、荧光成像、光声成像等领域的应用。

（2）

作者对相关材料体系的关键组分出发，对化学结构设计导致尺寸、大小、基本性质的影响简单进行介绍；随后作者讨论了有机半导体的多尺度组装性质。此外还对结构-性质之间的关系进行总结。最后作者对未来的发展方向进行展望。