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软物质科学与工程高精尖创新中心刘瑶教授、Thomas P. Russell教授共同在《Angew. Chem. Int. Edit.》发表学术研究论文

近日,我校高精尖中心刘瑶教授课题组、Thomas P. Russell教授课题组以及美国麻州大学高分子系的Todd Emrick教授课题组联合在Angew. Chem. Int. Edit.发表题为“Transforming Ionene Polymers into Efficient Cathode Interlayers with Pendent Fullerenes”的研究论文,通过分子设计和器件工程发现了一种将传统聚合物电解质转化为高效普适的界面材料的方法。

有机电子器件以质轻、柔性、可溶液大面积加工等独特的优点而引起了学术界和产业界的广泛关注。以有机太阳能电池、有机场效应晶体管和有机发光二极管为代表的有机电子器件通常包含复杂的多层结构。调控和优化由金属电极与有机半导体活性层之间所形成的软/硬材料界面是决定器件性能的一个关键因素。例如,置于金属电极和活性层之间的界面修饰层可以有效降低界面处的肖特基能垒,增强有机场效应晶体管和有机发光二极管器件中载流子由电极向活性层中的注入能力。在有机太阳能电池中,对金属阴极的界面修饰可以降低金属电极的功函,增强器件的内建电场,减少载流子复合损耗,从而提高电池的开路电压、短路电流和填充因子。因此,界面工程围绕着新型界面修饰材料的设计合成以及器件工艺的优化,已经成为进一步提升器件性能和稳定性的重要手段。例如,采用新型高效的阴极界面修饰材料可以充分利用有机太阳能电池活性层的光电转换潜力,制备光电转换效率超过10%的器件,并且可以采用空气稳定性更好的高功函金属(银、铜、金等)作为电池阴极。因此,新型高效界面材料的开发和应用是提高有机太阳能电池光电转换效率和稳定性的重要手段。

在本文中,研究人员设计开发了基于fullerene 和ionene的新型聚合物界面材料。研究表明fullerene的引入可以大幅度改善传统的ionene 聚合物的电荷传输能力,使得新型ionene聚合物在电子器件中具备强大并且普适的界面调控能力。相关工作发表于Angew. Chem. Int. Edit. 2019, DOI: 10.1002/anie.201901536. 并成功入选该期刊的very important paper (VIP)文章。 Angewandte Chemie press release对该工作进行了新闻报道, Science Daily以“Fullerenes bridge conductive gap in organic photovoltaics”为题对该工作进行了报道(https://www.sciencedaily.com/releases/2019/03/190327112630.htm)。

刘瑶教授、Todd Emrick教授和Thomas P. Russell教授为论文的共同通信作者,软物质科学与工程高精尖创新中心为论文的第一通信单位,相关工作得到了北京软物质科学与工程高精尖创新中心科研启动经费的支持,部分工作得到了国家基金委面上项目的支持。