【CCS Chem.】中科院长春应化所刘俊/邵兴鑫/国家纳米中心谢黎明：吸收超越2000 nm的原子级D-A型共轭高分子及其光探测器

背景：短波红外光（1400-3000 nm）具有高穿透性、强抗干扰能力，在光电通讯等领域有重要应用，但多数有机高分子吸收局限在可见光区，少数达近红外区，分子级D-A型高分子虽能红移光谱，但强弱单元间轨道分离易降低低能量区吸收强度。研究目的：中国科学院长春应用化学研究所刘俊、邵兴鑫研究员及国家纳米科学中心谢黎明研究员，采用共振硼氮键单元策略，构筑原子级D-A型共轭高分子，以实现超窄带隙与短波红外强吸收，开发新型有机红外高分子设计策略。结论：基于BODIPY单元的共振硼氮键导致原子级LUMO/HOMO轨道分离，通过理论计算精准设计取代位点，在α位桥连乙烯拓展共轭长度，在meso位引入拉电子基团调控能级，获得高分子最大吸收峰达1612 nm，吸收起始值2010 nm。基于PTBD-2（吸收峰位于1550 nm光通讯窗口）制备的光电晶体管，在1550 nm处响应度为1.4×10⁴ A W⁻¹，比探测率为2.3×10¹⁰ Jones。该研究为有机红外高分子提供全新设计策略，为短波红外有机光电器件提供新材料体系。