通讯作者单位：复旦大学材料科学系，聚合物分子工程国家重点实验室聚合物半导体材料具有化学结构易修饰、能带及光谱可调、高柔性、可结合印刷技术实现大面积制备电子器件等优势，在有机光电子领域潜力巨大。虽然目前已发展了丰富和高迁移率的p型聚合物半导体材料，但是n型和平衡双极性聚合物半导体在分子多样性、迁移率和稳定性上远远落后于p型聚合物材料。如何更好地设计n型/双极性聚合物半导体的分子结构对于发展高性能有机集成电路、全聚合物太阳能电池、有机热电等p-n结器件具有重要意义。有鉴于此，复旦大学刘云圻院士/王洋团队近年来聚焦吡咯并吡咯二酮（DPP）基n型/双极性聚合物半导体材料，在DPP基二聚体或多聚体的设计及其C-H直接芳基偶联合成等方面开展了系列研究（Matter, 2022, 5, 1953-1968; Adv. Mater. 2023, 35, 2210093; Sci. China Chem. 2023, 66, 548-561; Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202409018）。近日，王洋研究员受Chemistry – A European Journal期刊主编Jing Tang博士邀请，综述了近年来基于吡咯并吡咯二酮（DPP）及其衍生物的n型/双极性聚合物半导体材料的研究进展。详细介绍了n型/双极性DPP基聚合物半导体的分子设计策略与合成路线，并阐明了高迁移率n型/双极性DPP基聚合物半导体材料的构效关系。 DPP具有优异的分子平面性和较好的拉电子能力。基于DPP的p型有机聚合物半导体材料因其具有优异的光电性能而受到了广泛关注。然而，由于相对较高的最低未占分子轨道（LUMO）能级，n 型和平衡双极性DPP基聚合物材料相对较少。此外，他们的迁移率和空气稳定性也远远落后于p型DPP聚合物材料。因此，许多研究工作致力于开发具有更强拉电子能力的DPP衍生物来降低材料的LUMO能级，从而提高电子迁移率。该综述总结了近年来常用的降低DPP聚合物LUMO能级的分子设计策略 （图1），包括1.；将DPP与不同的受体单元共聚2. 将DPP与不同的弱给体单元共聚；3.DPP单体两侧芳基的优化；4.对DPP进行扩环；5. 设计合成DPP二聚体或多聚体衍生物。该综述按照上述分子设计策略分类，详细介绍了n型/双极性DPP聚合物半导体的合成方法、路线, 并阐明了结构与性能之的关系，最后评述了各类策略的优劣势，为新一代高性能n型/双极性聚合物半导体材料的理性设计提供了指导。 图1 降低DPP基聚合物半导体LUMO能级的分子设计策略上述研究工作得到了刘云圻院士的悉心指导，并得到国家自然科学基金，上海市自然科学基金等项目资助。相关论文于近日发表于Chemistry – A European Journal期刊。Rational Molecular Design of Diketopyrrolopyrrole-Based n-Typeand Ambipolar Polymer SemiconductorsTao Shen, Zhen Jiang, Yang Wang, Yunqi Liu Chem. Eur. J. 2024, 30, e202401812. DOI: 10.1002/chem.202401812沈涛，博士毕业于复旦大学材料科学系（2024届），师从刘云圻院士和王洋青年研究员。2024年7月至今在香港城市大学Alex Jen教授团队开展博士后工作。主要研究方向为高性能有机聚合物半导体分子设计合成与性能研究。蒋震，复旦大学材料科学系2022级博士研究生，师从刘云圻院士和王洋青年研究员。目前主要研究方向为缺电子受体单元及其聚合物的设计合成与性能研究。王洋 1987年生，浙江绍兴人。复旦大学材料科学系青年研究员，博导。上海市东方学者特聘教授，上海市海外高层次引进人才。2010年本科毕业于西北工业大学，2013年硕士毕业于中科院宁波材料所，师从国家杰青葛子义研究员。2017年博士毕业于日本东京工业大学，随后以日本学术振兴会JSPS特别研究员身份在日本理化学研究所(RIKEN)开展工作，师从有机半导体材料学家Kazuo Takimiya教授。2020年加盟复旦大学材料系刘云圻院士团队。近年来在聚合物半导体领域取得了特色成果，围绕n-型/双极性聚合物半导体的设计合成、聚集态结构调控和器件应用三个层面展开研究，着眼于从分子水平上系统而深入地探究分子结构特性与载流子输运的关系规律。迄今发表论文60多篇，包括以通讯作者和第一作者发表在JACS、Angew.Chem.、Adv.Mater.、Matter、Adv.Funct.Mater.等期刊上。作为负责人主持国自然青年基金、面上项目和上海市自然基金项目等10余项，入选英国皇家化学会ChemComm和材料化学新锐科学家。曾获日本东京工业大学手岛精一纪念研究奖、浙江省自然科学二等奖、国家优秀自费留学生奖学金等荣誉。 
刘云圻，1949年生，江苏靖江人。物理化学家，中国科学院院士，第三世界科学院院士。复旦大学材料科学系教授, 中科院北京化学研究所研究员。1975年本科毕业于南京大学化学系，1985年至1988年，在日本理化学研究所 (RIEKN)进修。1991年，于日本东京工业大学获博士学位。长期从事分子材料的设计、合成，包括π共轭小分子/高分子，碳纳米管和石墨烯，以及这些材料在电子器件中的应用，包括在发光二极管、场效应晶体管和分子器件。发表SCI论文700余篇（他引5万余次，h因子大于110），获授权中国发明专利80项，出版专著1部及19章节，在国内外学术会议上做大会/主题报告150余次。2007，2016，2019年获国家自然科学二等奖各一项，2017年度获北京市自然科学一等奖。2014–2021年连续入选汤森路透（科睿唯安）全球"高被引科学家"名录。曾任科技部国家重点基础研究发展计划（973计划）重大科学前沿领域第四届专家咨询组副组长，目前担任中国化学会有机固体专业委员会副主任、中国材料研究学会功能分子材料和器件分会主任和Nanoscale, ACS Materials Letter，Smart Mat.等6种期刊的编委/顾问委员会成员。
