含萘并二噻吩小分子受体材料的带隙调控及其在非富勒烯太阳能电池中的应用（英文）

与富勒烯受体材料相比,非富勒烯受体材料具有更强光吸收、可调的带隙和前沿电子轨道能级等优点。本工作中,我们将报道新型含萘并二噻吩小分子受体材料的设计与合成。该材料的吸电子端基与稠环核之间含有一个噻吩桥,因此与不含噻吩桥的同类受体材料相比,该分子(DTNIT)具有更窄的带隙,能与经典的宽带隙聚合物给体PBDB-T实现更好的吸收互补。基于PBDB-T:DTNIT的聚合物太阳能电池实现了0.91 V的开路电压、增大的短路电流(14.42 mA?cm~(-2)),以及7.05%的光电转换效率。该光电转换效率接近于基于PBDB-T:PC71BM的倒置聚合物太阳能电池的效率(7.12%)。该工作不仅报道了一个新型高效非富勒烯受体的合成方法,同时提供了一种非富勒烯受体材料的能级调控策略。     

基于非富勒烯受体的溶液加工型全小分子太阳能电池研究进展

有机太阳能电池(OPV),具有质量轻、可成本低制备等优势,是一种具有实际应用潜力的光伏技术。有机太阳能电池活性层可以由共轭聚合物或溶液可加工的小分子材料(给体与受体)共混组成。由于小分子材料具有明确的分子结构,纯度可控及无批次差别影响的特点;并结合近年来非富勒烯小分子受体的快速发展,使得非富勒烯全小分子(NF-SM-OPV)电池研究受到广泛关注。由于大部分A-D-A型非富勒烯受体分子具有各向异性的特点,这使激子解离和电荷传输,很大程度上受分子间堆积方式的影响,导致非富勒烯全小分子电池活性层形貌调控更加复杂。虽然非富勒烯小分子太阳能电池具有非富勒烯受体材料和小分子材料的双重优势,但高效率非富勒烯小分子太阳能电池的制备,仍具有很大挑战。因此,本文总结近年来高性能非富勒烯小分子太阳能电池的相关进展。着重介绍针对非富勒烯受体的给体小分子材料设计工作,并在此基础上近一步讨论非富勒烯小分子太阳能电池面临的挑战与展望。     

高性能聚合物光伏材料的设计与应用

高性能聚合物光伏材料对于推动聚合物太阳能电池领域的发展具有十分重要的作用.随着研究的深入,聚合物光伏材料从早期的聚噻吩体系逐步发展到具有推拉电子作用的给体-受体(D-A)交替共聚物,其相应的器件光伏效率也从最初的1%左右提升到如今超过11%.近十年来,种类繁多的给受体单元被开发并应用于聚合物材料的构建中,其中基于苯并二噻吩(BDT)单元的聚合物材料因为具有良好的光伏性能,得到了十分广泛的应用.近年来,非富勒烯受体的迅速发展给聚合物太阳能电池的研究注入了新的活力,BDT类聚合物在基于非富勒烯受体的聚合物太阳能电池中也展现出重要的作用,已经获得了超过11%的光电转化效率.本文简要介绍了我们在高性能聚合物光伏材料的设计与应用中的相关工作,主要分为聚噻吩和苯并二噻吩材料的设计与应用、活性层形貌调控以及非富勒烯聚合物太阳能电池的相关研究.     

基于宽带隙小分子给体第三组分的三元有机光伏器件

三元策略是提升器件光电转换效率的重要途径.本文设计合成了基于苯并噻二唑并二噻吩桥联基团的宽带隙小分子给体DRDTBT,并将其作为有机太阳能电池中的第三组分.通过引入具有缺电子性质的苯并噻二唑并二噻吩单元,使DRDTBT获得了较低的最高占有轨道能级以及高的结晶性,将其作为第三组分引入基于PM6∶BTP-eC9的器件中时有效提升了器件的开路电压,活性层形貌也得到了更好的调节.得益于提升的开路电压和填充因子,三元器件取得了优于二元器件的光电转换效率,其开路电压为0.86 V,短路电流密度为26.99 mA/cm²,填充因子为76.34%,最终取得了17.72%的高光电转换效率,证明将高结晶性缺电子单元引入小分子给体第三组分中是提升三元有机太阳能电池效率的有效途径.     

A-D-A型小分子电子给体光伏材料的端基修饰及其光伏性能

有机太阳能电池(OSCs)活性层中的给体材料主要包括共轭聚合物与有机小分子,由于有机小分子给体具有结构确定、易于提纯、重复性高等独特的优势,近年来受到研究工作者的广泛关注。本工作中,我们采取具有良好共平面性的三联苯并二噻吩(TriBDT-T)为推电子(D)中心共轭单元,分别以罗丹宁(RN)、氰基罗丹宁(RCN)和1,3-茚二酮(IDO)为拉电子(A)共轭端基,设计并合成了三种具有A-D-A型结构的小分子给体材料TriBDT-T-RN、TriBDT-T-RCN和TriBDT-T-IDO。我们对比研究了三种端基对其热分解温度、吸收光谱和分子能级等基本性能的影响,并分别将三种小分子给体与非富勒烯型受体材料IT-4F共混制备器件,详细研究了活性层形貌与光伏性能之间的关系。结果表明,不同的A型端基对小分子给体材料的光学性能、电化学性能、光伏器件中活性层的微观形貌以及能量转换效率(PCE)产生显著影响。基于TriBDTT-RN:IT-4F、TriBDT-T-RCN:IT-4F和TriBDT-T-IDO:IT-4F的光伏器件的能量转换效率分别为9.25%、6.31%和6.18%。     

非富勒烯聚合物太阳电池研究进展

综述了以p-型共轭聚合物为给体、n-型有机半导体为受体的非富勒烯聚合物太阳电池光伏材料最新研究进展,包括n-型共轭聚合物和可溶液加工小分子n-型有机半导体(n-OS)受体光伏材料,以及与之匹配的p-型共轭聚合物给体光伏材料.介绍的n-型共轭聚合物受体光伏材料包括基于苝酰亚胺(BDI)、萘酰亚胺(NDI)以及新型硼氮键连受体单元的D-A共聚物受体光伏材料,目前基于聚合物给体(J51)和聚合物受体(N2200)的全聚合物太阳电池的能量转换效率最高达到8.26%.n-OS小分子受体光伏材料包括基于BDI和NDI单元的有机分子、基于稠环中心给体单元的A-D-A型窄带隙有机小分子受体材料等.给体光伏材料包括基于齐聚噻吩和苯并二噻吩(BDT)给体单元的D-A共聚物,重点介绍与窄带隙A-D-A结构小分子受体吸收互补的、基于噻吩取代BDT单元的中间带隙二维共轭聚合物给体光伏材料.使用中间带隙的p-型共轭聚合物为给体、窄带隙A-D-A结构有机小分子为受体的非富勒烯聚合物太阳电池能量转换效率已经突破12%,展示了光明的前景.最后对非富勒烯聚合物太阳电池将来的发展进行了展望.     

非富勒烯类有机小分子受体材料

在本体异质结太阳能电池的研究过程中,异质结活性层材料的发展一直是最基本最核心的部分,活性层材料包括给体材料和受体材料,其中给体材料的研究一直占据着主导地位,很多课题组报道的器件效率已经超过8%;而受体材料的研究却相对单一,大部分研究都围绕富勒烯及其衍生物.近年来非富勒烯类的有机小分子受体材料由于其易于合成与纯化、通过分子设计使能级更方便调节等优点引起了人们的广泛关注并且取得了很大进展,目前以它作为受体材料的电池效率可以达到4%.综述了近年来几类非富勒烯类有机小分子受体材料的研究进展,包括它们的分子设计及其在光伏器件中的应用,最后我们讨论了提高非富勒烯类的有机小分子受体材料器件性能的关键因素及其研究前景.     

基于小分子噻吩单元的有机太阳能电池研究进展

噻吩及衍生物基团具有独特的光电性能,已广泛应用于有机太阳能电池的设计与合成中,并在有机光电领域发挥着重要的作用。本文综述了近几年来含有噻吩及其衍生物的有机小分子太阳能电池的研究进展。分别综述了含联噻吩、苯并二噻吩和二噻吩并噻咯单元的“给体 受体 给体”型有机供体小分子,并总结了其结构差异。从分子设计的角度出发,探讨分子骨架的共轭程度、链端基团、中心构筑单元数目等改变对材料的光学吸收、能级水平、迁移率等性能的影响,总结了设计高性能的小分子供体材料有效的途径。     

协同富勒烯和非富勒烯受体提高卟啉全小分子三元有机太阳能电池的性能

将非富勒烯受体2,2′-{(2Z,2′Z)-[4,4,9,9-四(对己基苯)-4,9-二氢-S-引达省并二噻吩-2,7-二基]双(甲基亚基)}-双-(3-氧代-2,3-二氢-1H-茚-2,1-二亚甲基)二丙二腈(IDIC)作为第三组分引入小分子给体卟啉二聚体ZnP2-DPP和富勒烯(6,6)-苯基-C61-丁酸甲酯(PC₆₁BM)受体体系,构建了光电转换效率达12.18%的全小分子有机太阳能电池,高于ZnP2-DPP∶PC₆₁BM的9.47%和ZnP2-DPP∶IDIC的8.82%的光电转换效率.IDIC的引入扩大了光谱的吸收范围,并且促进了给受体之间的电荷转移,使得三元共混物中可以产生更高的光电流.另外,IDIC的加入优化了共混膜的形貌,分子取向也得到了明显的调整,形成了face-on和edge-on的混合取向,从而使活性层中形成了更有利的三维电荷传输通道,促进了短路电流密度和填充因子的提高.这种策略发挥了富勒烯和非富勒烯受体的优势,从而提高了有机太阳能电池的4个参数.     

基于一种新型聚噻吩衍生物为给体的非富勒烯聚合物太阳能电池（英文）

在各种共轭聚合物给体材料中,以聚3-己基噻吩为代表的聚噻吩衍生物因其结构简单、易制备以及良好的空穴传输性能,在富勒烯衍生物为受体材料的聚合物太阳能电池体系中一直是研究重点之一。但是在近年来发展迅速的稠环小分子非富勒烯体系中的相关研究较少。在本工作中,我们通过在噻吩侧链引入烷硫基和氟取代基,设计合成了一种新型的聚噻吩衍生物给体PBSBT-2F;并对其吸收光谱、分子能级、传输性能以及光伏性能进行研究。基于PBSBT-2F:ITIC的聚合物太阳能电池取得6.7%的能量转换效率,其中开路电压为0.75 V,短路电流为13.5 mA·cm~(-2),填充因子为66.6%。结果表明:PBSBT-2F在非富勒烯体系中有很大的应用潜力。     

药物小分子与生物大分子相互作用的研究方法进展

评述了药物小分子与血清白蛋白、DNA相互作用的模式和近几年来国内外相关研究方法进展。引用文献57篇。     

有机小分子纳米粒子的光学诊疗应用

癌症严重威胁着人类健康, 因此, 急需开发高效的诊断和治疗方法. 基于光敏剂和近红外激光的光学诊疗将诊断和治疗集于一体, 与传统的手术治疗和化学治疗相比, 光学诊疗显示出无创性和高空间选择性的优点. 有机小分子染料具有确定且易于修饰的化学结构、 良好的重现性和优异的生物相容性, 与无机和聚合物材料相比, 它是一类具有前景的可用于光学诊疗的光敏剂. 本文总结了基于传统小分子染料、 给体-受体(D-A)共轭小分子和聚集诱导发光(AIE)分子等有机小分子的纳米粒子在光学诊疗中的应用. 此外, 对于光学诊疗用有机小分子染料纳米粒子未来的挑战和前景也进行了展望.     

流式微球技术在小分子化合物免疫检测中的应用

流式微球分析技术具有高通量、灵敏、快速且可同步进行多参数分析等特点,在过去的几年里主要应用于医疗诊断等领域,而用于小分子化合物的识别与检测的报道较少.该文介绍了小分子化合物流式微球免疫检测技术原理和临床疾病诊断、治疗方面的应用,探讨并分析了目前该技术存在的问题,展望了其在食品安全、环境监测等领域的应用前景,为开展小分子化合物流式微球检测技术研究提供了新的思路.     

Synthesis and Photovoltaic Properties of Non-fullerene Solution Processable Small Molecule Acceptors

Two non-fullerene small molecules, BT-C6 and BT-C12, based on the vinylene-linked benzothiadiazole- thiophene(BT) moiety flanked with 2-(3,5,5-trimethylcyclohex-2-en-1-ylidene)malononitrile have been synthesized and characterized by solution/thin film UV-Vis absorption, photoluminescence(PL), and cyclic voltammetry(CV) measurements. The two molecules show intense absorption bands in a wide range from 300 nm to 700 nm and low optical bandgaps for BT-C6(1.60 eV) and for BT-C12(1.67 eV). The lowest unoccupied molecular orbital(LUMO) levels of both the molecules are relatively higher than that of [6,6]-phenyl C61 butyric acid methyl ester(PCBM), promising high open circuit voltage(V_oc) for photovoltaic application. Bulk heterojunction(BHJ) solar cells with poly(3-hexylthiophene) (P3HT) as the electron donor and the two molecules as the acceptors were fabricated. Under 100 mW/cm² AM 1.5 G illumination, the devices based on P3HT:BT-C6(1:1, mass ratio) show a power conversion efficiency(PCE) of 0.67%, a short-circuit current(J_sc) of 1.63 mA/cm², an open circuit voltage(V_oc) of 0.74 V, and a fill factor(FF) of 0.56.     

蓝光发射有机小分子的合成、器件制作及发光性能

有机小分子;空穴传导;电子传导;有机电致发光     

Small Molecule Activation by POCOP‐Nickel Complexes

This contribution describes the reactivities of CO₂, CO, O₂, and ArNC with the pincer‐type complexes [(κ^P,κ^C,κ^P′‐POCOP)NiX] (POCOP=(R₂POCH₂)₂CH; R=iPr; X=OSiMe₃, NArH; Ar=2,6‐iPr₂C₆H₃). Reaction of the amido derivative with CO₂ and CO leads to a simple insertion into the Ni?N bond to give stable carbamate and carbamoyl derivatives, respectively, the pincer ligand backbone remaining intact in both cases. In contrast, the analogous reactions with the siloxide derivative produced kinetically labile insertion products that either revert to the starting material (in the case of CO₂) or react further to give the mixed‐valent, dinickel species [(POCOP)Ni^II{μ,κ^O,κ^P,κ^P′‐OCOCH(CH₂CH₂OPR₂)₂}Ni⁰(CO)₂]. The zero‐valent center in the latter compound is ligated by a new ligand arising from transformation of the POCOP ligand backbone. The carbonylation and carboxylation of the siloxido derivative also produced minor quantities of a side‐product identified as the trinickel species, [{(η³‐allyl)Ni(μ^O,κ^P‐R₂PO)₂}₂Ni], arising from total dismantling of the POCOP ligand. Similar reactivities were observed with isonitrile, ArNC: reaction with the siloxido derivative resulted in a complex sequence of steps involving initial insertion, a 1,3‐hydrogen shift, and an Arbuzov rearrangement to give [Ni(CNAr)₄] and a methacrylamide based on fragments of the POCOP ligand. Oxygenation of the amido and siloxido derivatives led to the phosphinate derivative, [(POCOP)Ni(OP(O)R₂)], arising from oxidative transformation of the original ligand frame; the reaction with the Ni‐NHAr derivative also gave ArHNP(O)R₂ through a complex N?P bond‐forming reaction.     

小分子共价DNA的组装及生物医学应用

DNA,由于其精确的碱基互补配对、良好的生物相容性、稳定的物理化学性质,不仅可用于组装各种形状和尺寸的纳米结构,而且可以设计动态的纳米器件。为了进一步拓展DNA的应用,可通过化学修饰引入功能分子或基团,从而实现二者功能的集成。目前,DNA与高分子、树状分子、多肽和蛋白等共价有机杂化体的合成、组装及在药物运输和控释等领域的应用已研究得比较成熟,而结构和功能多样的小分子与DNA共价杂化体,由于疏水小分子体积小,其组装受到限制,近年来科研者通过结构衍生或增多芳香环等研究其组装行为及应用。本文主要综述了疏水小分子共价连接DNA后的组装行为及其在生物医药领域的潜在应用,并对这类杂化体纳米材料的研究前景进行了展望。     

分子阵列研究进展

小分子化合物可以调节生物学过程,是研究活性生物大分子（特别是蛋白质）以及药物的重要工具,而高通量筛选是发现活性分子的重要方法。分子阵列是近年来新出现的一种高通量筛选技术,上面含有成千上万种组合合成的化合物以及天然产物,可以用于发现新的先导化合物,以及筛选已有的先导化合物。现在分子阵列已经成功应用于蛋白分析、先导化合物的发现等许多领域。本文综述了近年来分子阵列的构建过程,原位合成、非原位合成等各种固定化策略以及荧光免疫检测,表面等离子体共振成像技术等检测手段,并介绍了化学分子印刷阵列方法,最后总结了分子阵列的应用,并对分子阵列在我国中药发展等有方面将起到的潜在作用作了展望。     

小分子给体/高分子受体型有机太阳能电池研究进展

有机太阳能电池具有低成本、柔性和质量轻等优势, 是一种有应用前景的光伏技术, 受到人们的广泛关注. 有机太阳能电池的光敏活性层通常由p-型有机半导体(包括小分子和高分子)与n-型有机半导体(包括小分子和高分子)共混而成. 小分子给体/高分子受体型有机太阳能电池具有形貌热稳定性优异的特点, 值得深入研究. 本综述旨在总结小分子给体/高分子受体型有机太阳能电池的研究进展, 分别介绍了基于酰亚胺基、氰基和含硼氮配位键(B←N)的高分子受体的活性层材料体系的发展状况. 在器件性能方面, 通过分子设计、相分离形貌调控, 改善了小分子给体/高分子受体的匹配性, 将该类电池的能量转换效率从最初的0.29%提升至目前的9.51%, 为性能的进一步提升总结了经验; 在稳定性方面, 基于该体系形貌热稳定性优异的特点, 开发出高温耐受型有机太阳能电池器件. 最后, 展望了小分子给体/高分子受体型有机太阳能电池的未来发展方向和前景.     

抗肿瘤缺氧诱导因子-1的小分子抑制剂

肿瘤的缺氧微环境与其增殖、分化、血管生成、能量代谢、耐药性的发生以及患者预后状况密切相关。缺氧诱导因子1(Hypoxia-inducible factor 1, HIF-1)是细胞适应缺氧环境的重要转录因子和调控蛋白,通过调控下游靶基因如EPO、VEGF、GLUT等的表达,促进血管新生及有氧糖酵解以适应缺氧的环境,进而影响肿瘤细胞代谢、血管生成和肿瘤转移等。因此,开发以HIF-1为靶标的小分子抑制剂药物有望成为一种有效的肿瘤治疗方法。本文就HIF-1小分子抑制剂在肿瘤学研究中的进展进行综述,旨在为靶向HIF-1抗肿瘤药物的研发提供新思路。