在2022年2月18日，美國(guó)斯坦福大學(xué)鮑哲南院士（通訊作者）等人報(bào)道了他們利用Stille交叉偶聯(lián)劑制備了具有調(diào)控聚合物結(jié)構(gòu)的亞胺基半導(dǎo)體，用于系統(tǒng)探索可降解半導(dǎo)體聚合物的結(jié)構(gòu)—性能關(guān)系。首先，作者利用由二溴官能化、噻吩側(cè)鏈的DPP（p-type diketopyrrolopyrrole）和二錫官能化噻吩-亞胺-噻吩（thiophene-imine-thiophene, TIT）單體合成了這些供體-受體（donor-acceptor, D-A）共聚物，以生產(chǎn)可降解的pDPP-TIT。

瞬態(tài)電子器件（transient electronics）因其在特定的指定壽命后或在施加外部刺激下的潛在降解能力，使其在環(huán)境和人體健康方面具有潛在應(yīng)用價(jià)值。這種可降解的電子器件具有以下優(yōu)勢(shì)：1）減少快速增長(zhǎng)的電子垃圾；2）消除可植入器件的二次移除手術(shù)；3）無(wú)需回收就可以部署遠(yuǎn)程、廣泛的傳感器的瞬態(tài)環(huán)境。在已報(bào)道的瞬態(tài)器件中，大多數(shù)由可降解的密封劑、基板和具有不可降解電子活性組件（即半導(dǎo)體和導(dǎo)體）的介電材料組成。合成聚合物是開(kāi)發(fā)可降解半導(dǎo)體的一個(gè)有吸引力的策略，因?yàn)槠淠軌蛲ㄟ^(guò)分子設(shè)計(jì)進(jìn)行合理調(diào)整，以探索所需的形態(tài)、電子和降解特性。然而，由于用于高性能器件的沿聚合物骨架保持共軛的可降解化學(xué)鍵數(shù)量有限，很少報(bào)道關(guān)于可降解半導(dǎo)體聚合物，即與分子設(shè)計(jì)相關(guān)的半導(dǎo)體聚合物的降解行為尚未得到適當(dāng)?shù)难芯俊?duì)聚合物設(shè)計(jì)和相應(yīng)組裝在凝聚態(tài)下如何影響降解行為的理解，有助于實(shí)現(xiàn)具有受控、目標(biāo)壽命的瞬態(tài)電子器件。

綜上所述，作者系統(tǒng)的研究了分子設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)瞬態(tài)電子器件可降解亞胺基半導(dǎo)體聚合物壽命的影響。在文中，作者介紹了一系列基于pDPP-TIT主鏈的聚合物，并測(cè)定了側(cè)鏈支化點(diǎn)、分子量、親水性和三元聚合的影響。作者證明了基于支化點(diǎn)和Mn的聚集性以及聚合物的親水性都會(huì)影響溶液中的降解時(shí)間尺度，同時(shí)所使用的溶劑對(duì)其依賴于聚集的降解產(chǎn)生了巨大影響。

通過(guò)開(kāi)發(fā)一種研究薄膜中聚合物降解的新方法，可以比較和量化半導(dǎo)體薄膜的降解，這表明在設(shè)計(jì)高性能FETs時(shí)考慮的許多參數(shù)也應(yīng)該考慮到瞬態(tài)電子器件的設(shè)計(jì)中。該研究結(jié)果表明，通過(guò)三元聚合加入一小部分親水側(cè)鏈?zhǔn)且环N潛在的有前途的分子設(shè)計(jì)方法，可以加快亞胺基聚合物半導(dǎo)體的降解，同時(shí)保持良好的電荷傳輸。總之，該研究為建立可降解聚合物半導(dǎo)體的分子設(shè)計(jì)規(guī)則奠定了基礎(chǔ)，從而能夠推動(dòng)具有可控壽命的下一代瞬態(tài)半導(dǎo)體的發(fā)展。

Impact of Molecular Design on Degradation Lifetimes of Degradable Imine-Based Semiconducting Polymers.J. Am. Chem. Soc., 2022, DOI: 10.1021/jacs.1c12845.