“聚集诱导自由基（AIR）”：揭示窄带隙给体-受体有机半导体的本质结构。
“窄带隙给体-受体有机半导体”材料具有质轻柔性、可溶液大面积加工等特性，在有机发光二极管、太阳电池、场效应晶体管、光探测器，近红外荧光生物成像，热电/光热/光声材料等领域有重要应用前景。
有机自由基半导体含有一个或多个未成键电子，可呈现“开壳”电子单、双、多线态基态，区别于传统闭壳分子的化学及物理性质。自1907年，Chichibabin自由基被报道以来，共轭自由基化学获得了长足的发展，通过精妙的分子设计和调控，可获得较为稳定的自由基分子。过去110多年，大量被报道的碳自由基体系都是基于Chichibabin自由基和平面大稠环共轭芳烃类自由基，芳香性的获得是自由基稳定性的驱动力来源。
区别于以上被研究了110多年的Chichibabin双自由基、稠环芳烃自由基以及三苯甲烷单自由基，李远博士研究小组首次发现并报道了“窄带隙给体-受体有机半导体”中普遍存在本征的“醌式-双自由基”。
更进一步，为了深入理解窄带隙有机半导体的基态电子结构，李远博士研究小组从调控有机半导体分子的电子基态自旋性质出发，设计并合成了一系列的给体-受体窄带隙有机半导体分子。通过核磁共振、电子自旋共振、超导量子干涉仪、单晶X射线衍射等技术以及理论计算等手段，论证了其本征的“开壳醌式-双自由基”单线态基态（S0）和热致激发三线态（Tt）的电子结构；并详细研究了分子的聚集态与其本征自由基的形成的关系，提出了“聚集诱导自由基”（AIR）机理，揭示了分子被热激发后位于S0之上的自旋三线态Tt。这一发现，将改变以往认为D-A有机半导体的自由基来杂质，光/氧掺杂或极化子的传统认识。
“聚集诱导自由基”（AIR），这一新概念为理解“窄带隙给体-受体有机半导体”的结构-性能关系提供了一个新的视角，对理解有机半导体的基态和激发态过程，以及光/电/磁/热/声的相互作用和转换机制具有重要基础研究意义。
华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室李远博士在2021年4月19日～4月22日在珠海召开的中国化学会年会第26分会场（高效稳定的有机和钙钛矿太阳电池材料与器件）上的报告（稍有调整），现分享给大家，仅供交流使用。
报告人简介
李远，华南理工大学副教授，硕士生导师，“广州市珠江科技新星”，“广东省科技创新青年拔尖人才”。自2010年至今，坚持围绕有机自由基半导体光电材料开展了深入而系统的研究工作，发表学术论文50余篇，申请及授权专利10余项，其中美国专利1项。代表性工作包括：（1）提出“聚集诱导自由基”，揭示窄带隙“给体-受体”有机半导体材料的本征开壳电子自旋基态结构，研究其本征结构-性能关系；（2）开发了基于“芳香化无机酸自由基”的稳定共轭自由基材料体系，并开展其电子自旋基态调控与相关应用研究。
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