近日，北京化工大学料科学与工程学院、有机无机复合材料国家重点实验室甄永刚教授等人在Accounts of Materials Research期刊上发表述评文章“Rational Control of Packing Arrangements in Organic Semiconducting Materials toward High-Performance Optoelectronics”。文章系统性讨论了如何通过分子设计、晶相控制、化学掺杂、共晶工程等策略调节有机半导体材料的聚集态结构，进而构建高性能和多功能的光电器件，并总结了该领域仍然面临的一些挑战和问题。

有机半导体材料因其结构多样性、重量轻、柔性以及可大面积制造而引起了人们的极大兴趣，为下一代电子设备的发展开辟了可能性。有机半导体材料的堆积结构决定了其电子耦合作用、能带结构和激子行为，进一步显著影响其光电性能。分子结构的空间位阻因素和各个相互作用力的贡献权重主导了有机半导体材料堆积结构的形成，而这与晶体成核和生长过程密切相关，涉及到诸多变量，具有不可预测性和不可控制性。因此，精确调控堆积结构以期获得高性能或多功能有机半导体材料仍然是一个长期性挑战。

本篇述评总结了近年来甄永刚教授研究团队在有机半导体材料的堆积结构调控方面的进展，有助于阐明聚集态结构-光电性能的关系规律。首先，讨论了有机半导体材料共轭骨架的功能化，以提高碳/氢(C/H)比，构建了更密集的鱼骨状堆积或滑移堆积结构，表现出优异的载流子迁移率。接下来，介绍了基于相同分子结构的不同堆积方式调控，即晶相控制。发现硫杂并苯C6-DBTDT特定晶相的HOMO与HOMO-1轨道之间存在很小的能隙，因此(HOMO-1)轨道之间的电子耦合作用对电荷输运具有显著的影响。最后，论证了第二组分在有机半导体材料的堆积结构调控中的作用。通过非化学计量比的分子掺杂，将传统的鱼骨状堆积改变为面对面柱状堆积，制备一维有机纳米材料，展现出酸响应的高电导率。通过化学计量比共晶工程，获得了具有不同堆积方式或比例的卤键或氢键共晶材料。在分列柱堆积卤键共晶材料中，较强的分子间作用产生更高的辐射衰减选择性，从而增强了放大自发发射特性。在不等比例2:1的氢键共晶材料中，鱼骨状堆积结构得到了优化，不仅表现出更强的电子耦合，而且分子间的距离更长，载流子迁移率相对于单组分材料提高了四个数量级。本篇述评将为有机材料聚集态结构的理性调控提供重要思路，并为高性能光电材料与器件的发展提供有益的借鉴和启发。

北京化工大学博士生郭俊峰为论文共同第一作者，北京化工大学甄永刚教授为论文的通讯作者，天津大学胡文平教授为本文的共同作者，北京化工大学为第一完成单位。

原文连接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/accountsmr.4c00054