基于π桥结构优化的萘并[2,3-b]噻吩二酰亚胺三聚体设计及其电荷传输增强研究

《Dyes and Pigments》：Optimization of Naphtho[2,3-b]thiophene diimide-Based Triads with Varying π-Bridge Structures for Enhanced Charge Transport

本文系统研究了基于萘并[2,3-b]噻吩二酰亚胺（NTI）的三聚体材料，通过引入不同共轭长度的缺电子π桥（如噻二唑、苯并噻唑等），显著提升了有机场效应晶体管（OFET）的电子迁移率。研究发现具有较长共轭π桥的NTI-BTTz-NTI表现出最优的电荷传输性能（电子迁移率达0.056 cm2 V-1 s-1），其分子有序堆积和强π-π相互作用为设计高性能n型有机半导体提供了重要参考。

　　

Section snippets

Synthesis and characterization

目标化合物NTI三聚体的具体合成路线如方案1所示。重要溴化起始原料（NTI-Br）根据已发表文献制备。初始产物通过与氰化亚铜反应进行氰化，随后在水合肼和乙醇存在下环化，最终得到目标分子NTI-Tz-NTI。起始材料通过Stille偶联反应进一步构建其他三聚体结构。

Conclusions

本研究对四种新型NTI基三聚体的电子和光电特性进行了全面分析。通过引入具有不同共轭长度的缺电子桥单元，深化了对n型有机半导体分子设计策略的理解。不同π桥的引入显著影响了材料的电子结构、热稳定性和电荷传输性能，其中NTI-BTTz-NTI表现出最优异的电子迁移率（0.056 cm² V^-1 s^-1），其高度有序的分子堆积和强π-π相互作用为高性能有机电子器件设计提供了新思路。

CRediT authorship contribution statement

Tongyi Wang: 验证，方法学

Changyuan Liu: 验证，方法学

Kehui Wang: 验证，数据整理

Jingyao Wang: 验证，方法学

Huijuan Ran: 原始稿件撰写，基金获取，概念设计

Jian-Yong Hu: 稿件审阅编辑

Xiangyu Wu: 验证

Renjie Wang: 稿件审阅编辑

Fangke Dong: 验证

Linyu Wen: 验证

Conflict of interest

作者声明无利益冲突。

Declaration of Competing Interest

作者声明不存在可能影响本研究的已知竞争性财务利益或个人关系。

Acknowledgement

感谢国家自然科学基金（62204146, 61874170）和河南工业大学启动经费（2023BS035）的支持。