新型杂环化合物ACPEHQ的光物理与电荷传输特性调控及其在有机光伏器件中的增强应用

本文报道了一种新型杂环化合物ACPEHQ的合成与表征，该化合物通过DFT计算（B3LYP/6-311++G++(d,p)）显示3.12 eV的HOMO-LUMO能隙，薄膜制备呈现多晶结构（平均晶粒尺寸12.2 nm），具有双直接带隙（1.92/2.72 eV）和双光致发光发射峰（460.7/540.2 nm）。光伏测试显示开路电压可达0.97 V，最大输出功率1.4 mW/cm2，SwissADME分析表明其兼具光电性能与药物相似性，为杂化光电器件开发提供了多功能材料。

　　

Highlight
这项研究成功合成并表征了新型杂环化合物ACPEHQ，通过DFT计算揭示了其3.12 eV的HOMO-LUMO能隙和显著的电荷分离特性。热蒸发制备的薄膜展现出优异的多晶结构和表面形貌（R_a=5.2 nm），光学特性显示双直接带隙和双发射峰，光伏性能测试证实其具有0.97 V的开路电压和1.4 mW/cm²的输出功率，SwissADME分析更揭示了其潜在的生物医学应用价值。

Experimental details
实验采用Stuart SMP3熔点仪测定熔点，Perkin-Elmer CHN-2400进行元素分析，Mercury-300BB核磁共振仪记录¹H/¹³C NMR谱（DMSO-d₆溶剂），FTIR Nicolet IS10获取红外光谱，Shimadzu质谱仪完成质谱分析。所有测试数据均证实了目标化合物的成功合成。

Synthesis and molecular structure characterization
通过6-乙基-4,5-二氧代-5,6-二氢-4H-吡喃并[3,2-c]喹啉-3-甲腈(1)与7-氯-4-肼基喹啉(2)在乙醇中反应，经氨基亲核攻击和环加成过程，成功构建了ACPEHQ的杂环骨架。红外光谱显示特征羰基吸收峰(1660 cm^-1)，¹H NMR证实了乙基和羟基质子信号，质谱给出与分子量相符的分子离子峰。

Conclusion
本研究证实ACPEHQ是一种具有3.12 eV能隙的优异光电材料，薄膜制备显示12.2 nm的晶粒尺寸和5.2 nm的表面粗糙度，双带隙特性使其具有宽光谱吸收能力。光伏性能测试显示其最大输出功率达1.4 mW/cm²，结合良好的药物相似性预测，使其成为光电器件和生物医学应用的理想候选材料。