Yu Cao*ab, Tejal Nirgudec, Frédéric Duboisd, Dharmendra Pratap Singh*d, Fengcheng Xia, Feng Liuab, Mohamed Alaasar*ce. J. Mater. Chem. C, 2026,14, 1799-1804
π共轭液晶因其有序性与迁移率的独特结合，已成为应用于电子学及光子学等领域的多功能平台，在液晶中引入特定官能团和结构单元可显著调控其自组装行为与物理性质。其中，为共轭核心引入弯曲特性是一种高效创制特殊组装行为的方式；这种弯曲核心的分子设计方式也与极性以及铁电性有密切的联系，因而成为功能液晶的一个重要研究方向。然而，如何调控弯曲核心液晶分子的物理性质仍尚未有明确范式，而解析其构效关系则是系统优化这类液晶材料的关键思路。
图1. 新型弯曲核心分子及其两种典型的组装结构和空穴传输能力
本工作中，我们设计了以4-溴间苯二酚为核心的弯曲核心分子，通过在弯曲核心结构的顶点位置引入溴取代，以及在芳香核的不同位置进行氟化修饰 (AHH，AFH，AFF)，实现了对分子弯曲程度，堆积方式以及导电性质的调控，如图1所示。其中，共轭核心特定位点的氟化使我们得以通过氟原子的体积效应（弱化共轭）与吸电子效应（强化共轭），系统性地调控共轭核心间的排布方式。如图1a-b所示，外侧氟化分子AFH在体积效应的诱导下产生了一种全新的弯曲核心分子组装模式，兼具传统的柱相结构特征以及三维胶束结构的特征，成为一种介于柱相与胶束相之间的新型组装模式。相较而言，非氟化及全氟化分子AHH与AFF则形成常规的六方柱相结构，如图1d-e所示，说明核心氟化对调控组装结构有重要作用。这种组装模式的变化也直接表现在了材料的功能性质上。通过空间电荷限制电流技术（SCLC）确定了氟化对空穴迁移率的影响，其中AFH由于三维结构中有限的空穴传输通道而显示出最低的空穴迁移率，仅2.48x10-5 cm2V-1s-1，如图1c所示。而AHH和AFF则基于共轭效应以及柱相结构中的一维通道，产生了最高超过1000倍的提升，达到2.68Í10-2 cm2V-1s-1和2.65Í10-3 cm2V-1s-1，如图1f所示。
总而言之，本工作为弯曲核心分子的功能化以及液晶体系的相行为拓展提供了一种基于共轭核心氟化的调节手段，实现了空穴迁移率的显著提升，在柔性电子学、有机场效应晶体管以及光电探测器等领域显示出广阔的应用前景。
第一作者：西安交通大学曹瑜副教授
通讯作者：西安交通大学曹瑜副教授，法国滨海大学Dharmendra Pratap Singh副教授，开罗大学Mohamed Alaasar副教授
全文链接：https://doi.org/10.1039/D5TC03932K
