最近，我系郭旭岗副教授应邀在国际顶尖期刊《化学评论》（Chemical Reviews，影响因子：45.661）发表学术论文《酰亚胺和酰胺功能化的高分子半导体》（Imide- and Amide-Functionalized Polymer Semiconductors）。

郭旭岗在世界上率先并系统地研究了多类酰亚胺高分子半导体的合成、薄膜形貌结构、材料结构-性质-器件性能关系、及其在高效有机场效应晶体管和有机太阳能电池中的应用。酰亚胺高分子已经发展成为最重要的有机半导体材料，广泛应用于有机电子领域。该文首次全面系统地总结了酰亚胺和酰胺高分子半导体在高性能有机场效应晶体管和有机太阳能电池的研究进展。

图1 高性能酰亚胺小分子半导体(a)；聚酰胺绝缘塑料(b)；聚酰胺高分子半导体(c)。

酰亚胺小分子半导体是德国BASF公司和美国贝尔实验室开发的一类高性能有机半导体材料，自上世纪九十年代以来广泛用于高性能有机电子器件制备。酰亚胺和酰胺高分子绝缘材料是最广泛商业化的高性能塑料，代表产品包括美国杜邦公司的Kapton®和Kevlar®。酰亚胺和酰胺高分子塑料的优异性能源于酰亚胺和酰胺基团的强拉电子能力和固态自组装特性，而这些特性也是高性能高分子半导体所追求的。受到酰亚胺小分子半导体（图1a）和酰亚胺绝缘塑料（图1b）的启发，通过改变高分子主链的链接方式（图1c），郭旭岗于2008年率先开发了萘酰亚胺高分子半导体材料。该半导体的出现使得n-型高分子半导体的载流子迁移率提高了两个数量级，大大缩小了与p-型高分子半导体的性能差距。之后，郭旭岗教授的研究工作一直围绕酰亚胺高分子半导体材料开发和器件应用，开发了一系列酰亚胺单体构建单元，这些单体衍生了一大类高性能的高分子半导体。这类材料现在是最重要的有机半导体，并取得极优异的器件性能。所开发的高分子半导体在多类电子器件中（n-型、p-型、双极性晶体管、互补倒相器、环形振荡器，太阳能电池）都取得了突出性能。

图2 酰亚胺单体的化学结构(a)，酰亚胺高分子半导体有效地总和了半导体性能提升特性(b)：(1)给体-受体策略调控半导体带隙和前线轨道能级；(2)取得高分子量；(3)获得紧密分子间距；(4)酰亚胺增溶链提升溶解性和结晶度；(5)分子内（噻吩）硫（羰基）氧作用或者（噻吩）C-H-(羰基)O 氢键促成主链共面。

通过深入研究酰亚胺高分子半导体优异性能的起源（图2），郭旭岗建立了这类材料的结构-性质-器件性能关系。优异器件性能主要源自于半导体导带能级、禁带能级、和带隙的大范围可调性、高分子量的可得性、良好的材料流变性和结晶度。材料结构-性质-器件性能关系为有机电子领域设计性能更为优异的高分子半导体材料和实现更优异电子器件性能提供了强有力指导。

图3 酰亚胺高分子半导体在高性能有机场效应晶体管和有机太阳能电池中的应用

该论文受到审稿人的高度评价，被认为是教科书般的学术作品(This is a truly amazing piece of scholarship, and could be made into a textbook if a course were to be taught on this class of polymers. The work is a tremendous service to the community)，将作为封面发表（图3）。南方科技大学为该论文第一作者和通讯作者单位。

文章链接：http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/cr500225d