2026 年 10 月 15 日
大阪大都会大学的研究团队近日在有机半导体材料领域取得进展。该团队利用光驱动化学反应成功合成了两种新型含硫和噻唑单元的有机半导体分子，相关成果已发表于《欧洲化学杂志》（Chemistry – A European Journal）。
光诱导合成新路径
传统有机半导体的性能取决于“空穴”在分子间的自由移动效率，这要求分子必须以紧密且有序的方式排列以形成有效的电荷传输通道。由特别任命助理教授 Takuya Ogaki 和教授 Hiroshi Ikeda 领导的大阪大都会大学工程研究生院研究小组，采用了一种基于光化学反应的合成策略。
该方法利用光线触发化学反应，促使分子部分形成新的碳-碳键，并折叠成更紧凑的环状结构。副教授 Yasunori Matsui 指出：“像此次实验中的半导体这类轻量级、灵活的有机材料，在可弯曲显示器和可穿戴传感器等下一代电子产品中具有应用潜力。”
同位素结构的控制与表征
这是该团队关于含硫半导体系列研究的最新成果。实验发现，通过调整光照条件，可以生成两种不同分子结构的混合物：一种为曲同位素（b-DNT），另一种为线性同位素（l-DNT）。
由于反应过程中产生的某些化学物种寿命极短，直接观测其形成机制存在困难。为此，研究人员结合激光闪光光解技术、纳秒吸收光谱以及密度泛函理论计算，追踪了短寿命的反应中间体。分析结果揭示了一系列事件链：起始分子吸收光线后产生短暂存在的中间体，进而导致新的环结构形成，最终生成 l-DNT 和 b-DNT。
线性结构显著提升空穴迁移率
晶体结构分析显示，这两种分子均形成了由硫-硫相互作用支持的紧密堆积晶体结构。然而，线性同位素 l-DNT 在相邻分子间呈现出更大的轨道重叠，从而优化了充电运输通路。
论文第一作者 Masato Uenaga 表示：“结果显示，l-DNT 的理论预测空穴迁移率约为 b-DNT 的五倍，这一数值相当于目前领先的有机半导体材料水平。”
这项研究表明，将清洁的光化学合成方法与包含噻唑单元的分子设计相结合，是开发高性能有机半导体候选材料的一条有效途径。
参考文献：
Masato Uenaga et al., p-type organic semiconductors with invalid alcohol: photochemical synthesis and theoretically high hole mobility predicted from crystal structure, Chemistry – A European Journal (2026). DOI: 10.1002/chem.71361
