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基于苝二酰亚胺的星形小分子受体用于高效有机太阳能电池
摘要： 我们设计并合成了三种PDI衍生物（PDI-II、PDI-III和PDI-IV）。这些受体分子均以苯环为核心，PDI单元通过乙炔间隔基与中心苯环相连。PDI-II为线性分子，带有两个侧链PDI单元；PDI-III是具有三个外围PDI单元的C3对称星形分子；PDI-IV则是四个PDI单元连接在中心苯环1,2,4,5位的星形分子。吸收光谱特征表明，PDI-II和PDI-III中的PDI单元呈平面构型，而PDI-IV因空间位阻导致PDI单元发生扭曲。与线性结构的PDI-II相比，星形结构能有效抑制PDI-III和PDI-IV在与给体聚合物PBDB-T共混时形成大尺寸聚集体?；赑BDB-T:PDI-II、PBDB-T:PDI-III和PBDB-T:PDI-IV的有机太阳能电池分别实现了3.05%、6.00%和1.04%的功率转换效率。PDI-III与PDI-IV在电子迁移率和PCE上的显著差异，很可能源于前者PDI单元呈平面构型而后者发生扭曲。
关键词： 苝二酰亚胺，功率转换效率，星形小分子受体，有机太阳能电池
更新于2025-09-11 14:15:04
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基于硫族元素融合苝二酰亚胺的非富勒烯受体用于高性能有机太阳能电池：O、S和Se效应的深入研究
摘要： 通过氧（O）、硫（S）和硒（Se）环化连接的三种苝二酰亚胺四聚体（分别命名为SF-4PDI-O、SF-4PDI-S和SF-4PDI-Se）被设计合成，并与聚合物给体PDBT-T1配对构建有机太阳能电池（OSCs）。研究详细探讨了杂原子对光电特性、化学几何结构、电荷传输、活性层形貌及光伏性能的影响。这些PDI受体具有相似的吸收光谱；而随着杂原子从O变为S再至Se（电负性逐渐减弱），其最高占据分子轨道（HOMO）和最低未占分子轨道（LUMO）能级同步上移。与PDBT-T1搭配时，SF-4PDI-O实现了8.904%的卓越功率转换效率（PCE）及0.706的高填充因子（FF），性能优于其S环化和Se环化对应物。PDBT-T1:SF-4PDI-O体系的优越性体现在更强的结晶度、更平衡的载流子迁移率、更弱的双分子复合效应，以及更高效的电荷转移与收集。这些成果为通过氧修饰策略开发高性能PDI受体提供了重要启示。
关键词： 硫属元素、非富勒烯、有机太阳能电池、苝二酰亚胺、小分子受体
更新于2025-09-11 14:15:04
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烷基链支化位置对二聚苝二酰亚胺衍生物分子堆积及电子传输的影响
摘要： 侧链在调控有机半导体中的分子间相互作用和电荷传输方面起着关键作用。本研究通过原子级分子动力学模拟结合电荷转移速率理论和动力学蒙特卡洛模拟，系统探究了烷基侧链分支位置对一系列湾位连接的二聚苝二酰亚胺（PDI）衍生物分子堆积与电子传输特性的影响。结果表明：尽管烷基链分支位置不同，所有二聚PDI衍生物的π-π堆叠均被有效抑制。随着分支位置远离PDI主链，主链周围的烷基原子出现频率先降低后升高，相应地PDI单元间的短程接触先增强后减弱。特别当分支位置位于第三个碳原子时，分子间连接最为有效，电子迁移率显著提升达2倍。
关键词： 电子迁移率、分支位置、苝二酰亚胺、分子堆积
更新于2025-09-10 09:29:36
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??二酰亚胺与多金属氧酸盐的光辅助水氧化层级结构组织
摘要： 地球大气中的氧气主要源于光合生物利用阳光和一种特殊蛋白质复合体——光系统II（PSII）进行的水氧化作用。对PSII"核心"复合体的高分辨率成像显示，多生色团捕光天线与功能性反应中心实现了理想的共定位。人造系统仍远未能复现PSII的复杂性，目前大多数PSII模拟物仅限于基于1:1比例的光吸收剂（通常是钌-多吡啶配合物）与水氧化催化剂构成的光催化二元体系。本研究报道了多苝二酰亚胺生色团（PBI）通过与多金属氧酸盐水氧化催化剂（Ru4POM）相互作用而形成功能结构的自组装过程。所得[PBI]5Ru4POM复合体展现出稳定的两亲性结构，并动态聚集形成大型二维准晶畴域，具有超过40%的红移捕光效率及优异的激子积累特性，在使用"绿光"光子（λ>500 nm）时达到峰值量子效率。该构建?？榈目赡？榛匦杂敕枪布刍У募蚪嘈晕斯す夂献饔么葱绿峁┝嘶?。
关键词： 多金属氧酸盐、水氧化、人工光合作用、光辅助、苝二酰亚胺
更新于2025-09-10 09:29:36
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基于扭曲苝二酰亚胺双核配合物的杂化材料电子/能量转移研究
摘要： 为探究过渡金属离子配位对三联体材料性质与性能的影响，研究人员制备了对称桥联配体1,10-菲啰啉-苝二酰亚胺-1,10-菲啰啉（1,10-Phen-PDI-1,10-Phen，简称1）——该配体在湾位带有四个供电子的4-甲氧基苯氧基大位阻基团，及其与二氯铂(II)形成的方形平面配合物[{PtCl2}2-1]（2）、与二氯钯(II)形成的配合物[{PdCl2}2-1]（3），以调控这些杂化材料的光化学与光学特性。在DMSO溶剂中，这些三联体显示出源自PDI和M(II)(1,10-Phen)Cl2结构单元的强电子吸收带。通过时间相关密度泛函理论(TDDFT)对二氯甲烷中基态优化结构进行计算，获得了各化合物的紫外-可见吸收光谱。结果表明，在所研究分子中2具有最低的HOMO-LUMO能隙（二氯甲烷中为2.29 eV）。通过定制分子结构调控能量与电荷转移过程，是基于给体-受体结构单元设计未来功能化三联体杂化光电器件的重要策略。为此，我们研究了三联体在二氯甲烷中的线性吸收、荧光及超快瞬态吸收光谱，以考察不同功能化策略对光学特性、光稳定性及光诱导电荷转移(CT)过程的影响。观测到的1、2、3中从给体单元到受体部分的超快分子内电荷转移，与荧光猝灭及瞬态吸收测量中更快的单重态衰减相关。该分子内电荷转移机制也与先前研究的非对称对应物进行了对比，结果显示对称化合物比非对称化合物具有更快的电荷转移速率。
关键词： 密度泛函理论，配位化合物，超快泵浦-探测技术，苝二酰亚胺，杂化材料
更新于2025-09-04 15:30:14
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固态中基于氧化还原活性和荧光苝二酰亚胺的刚性等腰三角形离散二聚体
摘要： 具有多种易得氧化还原态且能展现高光致发光特性的刚性共价手性有机材料，在有机电子学与光子学领域具有重要研究价值?；榷ā⑷任榷ㄐ郧壳揖哂醒趸乖钚缘钠p二酰亚胺（PDI）荧光团因其优异的溶液荧光量子产率而备受关注。然而平面型PDI衍生物通常存在固态聚集导致的发光猝灭现象。本研究报道了两种手性等腰三角形分子的设计与合成——其刚性环状三角结构中包含一个PDI荧光团与两个均苯四甲酸二酰亚胺（PMDI）或萘二酰亚胺（NDI）单元。通过光谱分析、X射线衍射、循环伏安法及计算模拟技术，我们全面表征了这些刚性等腰三角形的光学、电学及磁学特性。单晶X射线衍射显示，两种等腰三角形在固态均形成离散的近面接触PDI-PDI π-二聚体。虽然这些分子在溶液中呈现近乎100%的荧光量子产率，但其固态二聚体的激基缔合物荧光产率虽弱却比完全猝灭的参比PDI高出至少一个数量级。含NDI与PDI亚基的三角形展现出NDI最低单重激发态向PDI亚基的高效分子内能量转移。循环伏安测试表明这两种等腰三角形都具有多个易达且可逆的氧化还原态。该类分子在光电器件领域具有重要应用前景。
关键词： 分子内能量转移、等腰三角形、刚性共价手性有机材料、萘二酰亚胺、激基缔合物荧光、氧化还原活性、π-二聚体、光致发光、苝二酰亚胺、均苯四甲酸二酰亚胺、循环伏安法
更新于2025-09-04 15:30:14