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苯并噻唑修饰的萘二酰亚胺对有机场效应晶体管及非富勒烯钙钛矿太阳能电池特性的影响
摘要： 开发空气稳定的高性能小分子n型及双极性有机场效应晶体管（OFETs）至关重要且极具需求。本研究设计合成了两种萘二酰亚胺（NDI）衍生物（NDI-BTH1和NDI-BTH2），发现NDI核位引入2-(苯并[d]噻唑-2-基)乙腈基团后最低未占分子轨道（LUMO，-4.326 eV）能级最低且电子亲和力强，表明NDI-BTH1有望成为电子传输材料（即n型半导体）；而NDI核位连接双(苯并[d]噻唑-2-基)甲烷的NDI-BTH2（LUMO为-4.243 eV）则呈现双极性特性?；谡饬街植牧现票傅腛FET器件中，NDI-BTH1载流子迁移率为14.00×10?? cm2/Vs（μe=电子迁移率），NDI-BTH2则同时获得8.64×10?? cm2/Vs（μe=电子迁移率）和1.68×10?? cm2/Vs（μh=空穴迁移率）。NDI核取代基差异显著改变了材料的紫外-可见吸收及循环伏安特性。进一步将NDI-BTH1和NDI-BTH2用作倒置钙钛矿太阳能电池（PSCs）的电子传输层（ETL）材料时发现：以NDI-BTH2为ETL的器件功率转换效率（PCE）达15.4%，高于NDI-BTH1的13.7%，该性能与OFET测试结果相当。我们认为NDI-BTH2基PSCs效率提升源于其LUMO能级与钙钛矿层导带良好匹配，从而增强了电子提取与传输能力。
关键词： 有机场效应晶体管、电子传输、反式钙钛矿、萘二酰亚胺、太阳能电池
更新于2025-09-12 10:27:22
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一种自组装肽修饰的萘二酰亚胺：用于检测挥发性酸性和碱性蒸汽的荧光开关
摘要： 研究发现，一种含组氨酸的萘二酰亚胺（NDI）基双亲性分子（NDIP）能在磷酸盐缓冲液中形成荧光水凝胶，并与芳香族溶剂形成有机凝胶。通过FT-IR、高分辨透射电镜（HR-TEM）、粉末X射线衍射、小角X射线散射、紫外-可见光谱及荧光光谱等技术对该凝胶进行了表征。该凝胶剂分子在干凝胶状态下无明显荧光，但在挥发性有机/无机酸蒸汽存在时会呈现显著荧光（亮青色），遇碱蒸汽（如氨气）时青色荧光消失?；诖俗宰樽坝獠牧峡⒌氖灾教跫觳夥?，可经济高效地检测危险挥发性酸碱蒸汽，具有肉眼易辨识且可多次重复使用的特点。
关键词： 自组装、荧光传感、萘二酰亚胺、肽、水凝胶
更新于2025-09-11 14:15:04
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1平方厘米全聚合物太阳能电池效率突破10%大关
摘要： 基于萘二酰亚胺的n型聚合物半导体被广泛用于构建高性能全聚合物太阳能电池（all-PSCs）。对于此类全聚合物体系，虽然使用较薄的活性层可减少电荷复合，但会导致聚合物受体的近红外光捕获不足；反之，增加膜层厚度虽能改善光捕获问题，却会引发严重的电荷复合效应。本研究证明：为调控全-PSCs中的光传播路径，需采用约350纳米厚的体异质结薄膜才能有效增强近红外光捕获。针对该厚膜中严重的电荷复合问题，我们采用非卤化添加剂诱导形成高度有序的微观结构，从而从本质上抑制复合损耗。通过光管理策略与精细形貌优化的协同作用，最终实现了活性面积为1平方厘米的厚膜全-PSCs超过10%的优异效率，展现出该技术在未来大规模生产和应用中的巨大潜力。
关键词： 全聚合物太阳能电池、光管理、萘二酰亚胺、厚膜、形貌优化
更新于2025-09-11 14:15:04
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精细调控半导体聚合物自聚集与结晶度可实现最佳形貌及高性能印刷全聚合物太阳能电池
摘要： 聚合物聚集与结晶行为对全聚合物太阳能电池（all-PSCs）的性能起着关键作用。然而，通过分子设计调控聚合物自组装以影响体异质结活性层形貌仍具挑战性。本研究展示了一种简单有效的方法——通过系统性地用紧凑型大体积侧链（CBS）替代一定比例的烷基侧链，来调控常用萘二酰亚胺（NDI）基受体聚合物（N2200）的自聚集特性。我们合成了一系列含不同摩尔分数（x=0-1）CBS单元的无规共聚物（PNDI-CBSx），紫外-可见吸收光谱、光致发光（PL）光谱、热分析及掠入射X射线散射（GIWAXS）技术证实：随着x值增加，这些受体聚合物在溶液相的聚集程度与固态结晶度均逐渐降低。值得注意的是，相较于强自聚集的N2200，光伏结果表明：将结晶度更低的受体聚合物与给体聚合物（PBDB-T）共混，可使全PSCs的功率转换效率（PCE）显著提升至8.5%。PL猝灭效应和谐振软X射线散射（R-SoXS）分析显示，更高的短路电流密度（Jsc）源于更小的聚合物相分离畴尺寸。此外，活性层结晶度降低后对成膜方法敏感性减弱，因此从旋涂转为溶液涂布时性能无损失。但过度降低受体聚合物的聚集与结晶度会导致光伏性能下降——此时给体相分离畴尺寸增大。高度无定形的受体聚合物似乎会诱导形成更大的给体聚合物晶粒。这些结果凸显了平衡给受体聚合物聚集强度的重要性，唯有如此才能获得具有最佳活性层膜形貌的高性能全PSCs。
关键词： 形态控制、结晶度、聚合物聚集、萘二酰亚胺、全聚合物太阳能电池
更新于2025-09-11 14:15:04
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对萘二酰亚胺衍生物中硫代化效应的系统研究以调控其非线性光学性能
摘要： 本研究系统探究了萘二酰亚胺（NDI）分子中硫原子数量与位置对其非线性光学（NLO）响应特性的调控作用。通过密度泛函理论（DFT）计算三阶极化率（γ）发现，硫代修饰显著影响NDI衍生物（NDI-1至NDI-10）的非线性光学性质。其中含四酮基的NDI-1与含四硫酮基的NDI-10表现出最小和最大的γzzzz分量振幅值，分别为503.49×10?36 esu和1299.5×10?36 esu。NDI-10的γzzzz振幅较NDI-1提升了796×10?36 esu（约150%）。与原型NLO分子对硝基苯胺（pNA）对比，在相同B3LYP/DZVP2理论水平下pNA的γzzzz振幅仅为42.64×10?36 esu?；谒芗赌Ｐ头治霰砻鳎琋DI-10较大的γzzzz振幅源于其更低的跃迁能。垂直电离势（VIP）计算显示硫代修饰未影响衍生物稳定性——NDI-1（6.63 eV）与NDI-10（6.57 eV）的VIP仅相差0.06 eV。综合比较表明，该系列衍生物在三阶极化率等电光性能方面展现出优异的光学/NLO材料应用潜力。
关键词： 萘二酰亚胺，非线性光学性质，三阶非线性光学极化率，极化率，前线分子轨道
更新于2025-09-09 09:28:46
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用于n沟道有机场效应晶体管的萘二酰亚胺基共聚物合成
摘要： 通过Stille偶联聚合反应合成了两种含交替电子给体与电子受体单元的共聚物——基于萘二酰亚胺和不同侧基联噻吩乙烯基联噻吩的C24（P(NDI-T2VT2)-24）与C28（P(NDI-T2VT2)-28），用于研究烷基侧链长度对n型有机场效应晶体管（OFETs）性能的影响。研究人员考察了含该共聚物的OFETs的热稳定性、光学吸收、薄膜结晶度及电学特性。两种聚合物均展现出可靠的n型晶体管特性：基于36个器件的测试数据，其电子迁移率分别为0.015 cm2/Vs（C24）和0.019 cm2/Vs（C28），标准偏差为0.01。此外，由于具有更好的溶解性和结晶性，(P(NDI-T2VT2))-C28 OFETs的器件迁移率略优于C24。分析显示(P(NDI-T2VT2))-C28的最高迁移率达0.019 cm2/Vs。
关键词： 扩展π共轭、双噻吩乙烯基双噻吩、电子传输、萘二酰亚胺（NDI）
更新于2025-09-09 09:28:46
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通过两步C-H活化反应简便合成噻吩并萘二酰亚胺类小分子受体
摘要： 噻吩稠合萘二酰亚胺（NTI）类分子是近年来新兴的重要n型电子材料。然而其合成主要依赖Stille或Suzuki偶联反应，尽管NTI分子中存在潜在的C-H键。此外，NTI或更广义的萘二酰亚胺（NDI）单官能化合成需从产率低、选择性差且纯化繁琐的溴化步骤开始。本研究通过两步C-H活化策略解决这些问题：首先开发了铑催化的NDI直接C-H碘化反应，继而建立了高产率且稳健的NTI直接芳基化方法。实现在苯或芘核上偶联多达四个NTI单元，并适用于其他芳基溴底物。所有报道的NTI类小分子均在空气中表现出n型半导体特性。
关键词： 单卤化、萘二酰亚胺、C-H活化、NTI、铑催化剂
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?、热稳定性强且具有氧化还原活性的苝二酰亚胺（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