甄永刚

男， 北京化工大学， 教授/研究员/教授级高工或同等级别

学习/工作经历

1998.9-2002.7, 四川大学, 精细化工, 学士
2004.9-2007.7, 中科院广州化学研究所, 应用化学, 硕士, 导师: 邹永
2007.9-2010.7, 中科院化学研究所, 化学, 博士, 导师: 王朝晖
2010.8-2013.3, 日本东京大学, 博士后, 导师: Eiichi Nakamura
2013.3-2021.2, 中国科学院化学研究所, 有机固体院重点实验室, 助理研究员、副研究员、研究员
2021.3-至今, 北京化工大学, 材料科学与工程学院, 教授

研究领域和兴趣

有机半导体材料与器件

主要业绩

该会员围绕“如何调控聚集模式提升有机半导体材料的电荷输运与光电性能”这一关键科学问题，利用分子结构设计（提高共轭骨架的碳氢C/H比例）、晶相调控策略（基于表面的极性和纳米沟槽）、掺杂或共晶方法（非化学计量比例或化学计量比例引入第二组分），理性构建了面对面柱状、交替柱或分列柱等不同的聚集模式，精确调节了分子间相对位置、夹角和π轨道交叠程度，提升了载流子迁移率，调制了载流子浓度、有效质量和激子多重竞争辐射衰减通道，研制了一系列高性能化和多功能化的有机半导体材料。在国内外学术期刊上发表SCI学术论文85篇，第一作者和通讯作者的文章包括J. Am. Chem. Soc.（4篇）、Angew. Chem. Int. Ed. （4篇）、Adv. Mater. （2篇）、Chem. (1篇)。参与撰写中英文书籍2个章节，撰写邀稿综述2篇，获授权发明专利8项，国际/国内会议邀请报告20次。2018年共同组织了“中日双边分子科学技术创新研讨会”，2018年获基金委优青项目资助，2021年入选中科院青年创新促进会优秀会员，2022年担任Chinese Chemical Letters编委。
主要业绩概况如下：
1. 分子设计改善堆积结构：引入酰亚胺或萘基基团，提高共轭骨架的碳氢C/H比例，诱导共轭分子形成面对面柱状或错位平行堆积结构，构建π轨道重叠程度大的聚集模式，大幅度地提高了有机半导体材料的电荷传输性能，进一步构筑了性能优异的发光场效应晶体管，获得了良好的双极型电荷传输，是目前双极性有机单晶发光晶体管性能最好的例子之一，实现了对发光区域的调控；报道了n型心环烯衍生物是当时同类化合物中高迁移率少数例子之一，并为新型芳香族二酰亚胺n型半导体材料的开发提供了新的方法。相关结果以通讯作者发表在J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 17261；Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 14024。
2. 晶相调控提高迁移率：利用溶液过饱和度、气相扩散温度梯度、界面纳米沟槽等诱导效应，实现了有机半导体晶相的调控，基于同一分子结构优化聚集模式，获得了堆积结构紧密的单晶或晶态膜，并进一步构筑了电学性能优异的场效应晶体管，迁移率高达30.6 cm2 V-1 s-1。证实了非简并（HOMO-1）轨道电子偶合作用对电荷传输具有重要的贡献；说明了分子层间的电子耦合作用对于电荷输运具有重要的干扰作用。相关结果以通讯作者发表在Adv. Mater. 2015, 27, 825；Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 5206；J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 2734。
3. 掺杂或共组装提供光电性质：结合掺杂、固溶体或共晶方法，构建了面对面柱状、等比例和不等比例交替柱或分列柱的聚集模式，研制出高电导率的有机纳米材料，获得了吸收光谱更宽的有机固溶体和分子尺度p-n异质结共晶，并首次应用于有机太阳能电池，调控了激子的行为；可逆调控载流子浓度和电导行为，构筑了酸碱响应的开关器件；调制了载流子有效质量与激子多重辐射衰减通道，提升了有机半导体材料的电荷输运与发光特性，为提高有机半导体材料的电荷输运和发光特性提供了新的策略。相关结果以通讯作者或第一作者发表在J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 2247；Adv. Mater. 2016, 28, 7466；Adv. Electron. Mater. 2016, 2, 1500423；J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 62；Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 281；Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202202336。

代表成果

(1) Guo, Junfeng; Zeng, Yan; Zhen, Yonggang; Geng, Hua; Wang, Zongrui; Yi, Yuanping; Dong, Huanli; Hu, Wenping. Non-Equal Ratio Cocrystal Engineering to Improve Charge Transport Characteristics of Organic Semiconductors: A Case Study on Indolo[2,3-a]carbazole. Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202202336. DOI: 10.1002/anie.202202336.
(2) Bolla, Geetha; Liao, Qing; Amirjalayer, Saeed; Tu, Zeyi; Lv, Shaokai; Liu, Jie; Zhang, Shuai; Zhen, Yonggang; Yi, Yuanping; Liu, Xinfeng; Fu, Hongbing; Fuchs, Harald; Dong, Huanli; Wang, Zhaohui; Hu, Wenping. Cocrystallization Tailoring Multiple Radiative Decay Pathways for Amplified Spontaneous Emission. Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 281. DOI: 10.1002/anie.202007655.
(3) Fu, Xiaolong; Zhen, Yonggang; Ni, Zhenjie; Li, Yang; Dong, Huanli; Siegel, Jay S.; Hu, Wenping. One-Pot Domino Carbonylation Protocol for Aromatic Diimides toward n-Type Organic Semiconductors. Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 14024. DOI: 10.1002/anie.202003179.
(4) Zhen, Yonggang; Inoue, Kento; Wang, Zongrui; Kusamoto, Tetsuro; Nakabayashi, Koji; Ohkoshi, Shin-ichi; Hu, Wenping; Guo, Yunlong; Harano, Koji; Nakamura, Eiichi. Acid-Responsive Conductive Nanofiber of Tetrabenzoporphyrin Made by Solution Processing. J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 62-65. DOI: 10.1021/jacs.7b10575.
(5) Li, Jie; Zhou, Ke; Liu, Jie; Zhen, Yonggang; Liu, Li; Zhang, Jidong; Dong, Huanli; Zhang, Xiaotao; Jiang, Lang; Hu, Wenping. Aromatic Extension at 2,6-Positions of Anthracene toward an Elegant Strategy for Organic Semiconductors with Efficient Charge Transport and Strong Solid State Emission. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 17261-17264. DOI: 10.1021/jacs.7b09381.
(6) Ji, Deyang; Xu, Xiaomin; Jiang, Longfeng; Amirjalayer, Saeed; Jiang, Lang; Zhen, Yonggang; Zou, Ye; Yao, Yifan; Dong, Huanli; Yu, Junsheng; Fuchs, Harald; Hu, Wenping. Surface polarity and self-structured nanogrooves collaboratively oriented molecular packing for high crystallinity toward efficient charge transport. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 2734-2740. DOI: 10.1021/jacs.6b12153.
(7) Zhang, Zongpeng; Jiang, Lang; Cheng, Changli; Zhen, Yonggang; Zhao, Guangyao; Geng, Hua; Yi, Yuanping; Li, Liqiang; Dong, Huanli; Shuai, Zhigang; Hu, Wenping. The impact of interlayer electronic coupling on charge transport in organic semiconductors: a case study on titanylphthalocyanine single crystals. Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 5206-5209. DOI: 10.1002/anie.201601065.
(8) Zhang, Hantang; Dong, Huanli; Li, Yang; Jiang, Wei; Zhen, Yonggang; Jiang, Lang; Wang, Zhaohui; Chen, Wei; Wittmann, Angela; Hu, Wenping. Novel Air Stable Organic Radical Semiconductor of Dimers of Dithienothiophene, Single Crystals, and Field-Effect Transistors. Adv. Mater. 2016, 28, 7466-7471. DOI: 10.1002/adma.201601502.
(9) Zhen, Yonggang; Tanaka, Hideyuki; Harano, Koji; Okada, Satoshi; Matsuo, Yutaka; Nakamura, Eiichi. Organic solid solution composed of two structurally similar porphyrins for organic solar cells. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 2247-2252. DOI: 10.1021/ja513045a.
(10) He, Ping; Tu, Zeyi; Zhao, Guangyao; Zhen, Yonggang; Geng, Hua; Yi, Yuanping; Wang, Zongrui; Zhang, Hantang; Xu, Chunhui; Liu, Jie; Lu, Xiuqiang; Fu, Xiaolong; Zhao, Qiang; Zhang, Xiaotao; Ji, Deyang; Jiang, Lang; Dong, Huanli; Hu, Wenping. Tuning the crystal polymorphs of alkyl thienoacene via solution self-assembly toward air-stable and high-performance organic field-effect transistors. Adv. Mater. 2015, 27, 825-830. DOI: 10.1002/adma.201404806.

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