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高希珂

男, 中国科学院上海有机化学研究所, 教授/研究员/教授级高工或同等级别

学习/工作经历

1997.09-2002.07, 聊城大学化学与化工学院, 学士
2002.09-2005.07, 聊城大学化学与化工学院, 硕士
2005.09-2008.07, 中国科学院化学研究所, 博士
2008.10-2014.02, 中国科学院上海有机化学研究所,副研究员
2012.12-2013.02, 佐治亚理工学院化学与生物系,访问学者
2014.03-至今, 中国科学院上海有机化学研究所,研究员

研究领域和兴趣

研究领域:有机分子功能材料化学;研究方向:有机光电功能材料化学;有机生物功能材料化学;薁化学。

主要业绩

本人独立开展科研工作以来聚焦于新型缺电子共轭分子骨架的创制合成与光电功能研究,基于萘和薁两种同分异构的基本结构单元,发展了三类具有特色结构的缺电子共轭分子体系:核拓展的1,4,5,8-萘二酰亚胺,1,2,5,6-萘二酰亚胺和联薁二酰亚胺;将结构异构的概念引入有机共轭分子的设计,获得了结构多样、能级可调的高性能多功能有机共轭分子材料;系统提出了“在缺电子的芳核上稠合富电子的硫杂环,并结合拉电子基团封端、长分支烷基链促溶,设计高性能、稳定、易加工的n-型有机半导体材料”的新策略,揭示了取代基结构调控分子材料器件性能的新规律,获得了具有特色结构的系列高性能有机半导体材料。已在国际知名期刊上发表通讯作者和共同通讯作者论文50篇,其中J. Am. Chem. Soc. 2篇,Adv. Mater. 3篇,Angew. Chem. Int. Ed. 1篇,Adv. Funct. Mater. 1篇和Chem. Sci. 1篇;申请发明专利17项(授权13项)。这些研究成果引起国内外同行和企业界的广泛关注,所发展的高性能n-型有机半导体NDI-DTYM2的相关专利已许可给企业进行商业化使用,目前NDI-DTYM2已发展成为最具代表性的n-型有机小分子半导体。
近五年,针对有机光电功能材料化学领域“缺电子共轭单元匮乏,n-型有机半导体发展滞后”这一发展瓶颈和“结构-性能关系”这一核心科学问题,在缺电子共轭分子骨架的创制合成、光电功能和构效关系等方面开展了系统研究,发展了全新结构的联薁二酰亚胺、第一类电子传输的插烯四硫富瓦烯和核拓展的1,2,5,6-萘二酰亚胺三类特色分子体系,基于这些新型共轭分子骨架,获得了系列高性能有机半导体材料,初步阐明了其构效关系,为有机光电材料的发展提供了新思路。具体为以下三方面的创新性研究成果:
⑴ 发展了第一类具有电子传输性质的插烯四硫富瓦烯(VTTF)衍生物及其高效合成方法,实现了其作为电子传输材料在n-沟道有机场效应晶体管(OFET)和钙钛矿太阳能电池中的成功应用,在一定程度上促进了VTTF化学的发展。
⑵ 创制了全新结构的联薁二酰亚胺(BAzDI),实现了其高分子化,首次将2,6-位薁单元引入共轭聚合物主链,发现了薁偶极诱导的分子紧密堆积结构,获得了最高性能的薁基n-型有机半导体;发展了基于2,6-位薁单元的新型导电高分子,为有机光电材料的发展提供了新思路,促进了薁化学的发展。
⑶ 发展了具有扭曲分子骨架和强化学衍生性的二噻吩并䓛二酰亚胺(DTCDI),实现了其不同位点的高分子化,获得了高性能的n-型有机小分子和聚合物电子传输材料。

代表成果

1. X. Gao,* C. Di,* Y. Hu, X. Yang, H. Fan, F. Zhang, Y. Liu, H. Li, D. Zhu. Core-expanded naphthalene diimides fused with 2-(1,3-dithiol-2-ylidene)malonitrile groups for high-performance, ambient-stable, solution-processed n-channel organic thin film transistors. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 3697-3699.
2. F. Zhang, Y. Hu, T. Schuettfort, C. Di,* X. Gao,* C. R. McNeill,* L. Thomsen, S. C. B. Mannsfeld, W. Yuan, H. Sirringhaus, D. Zhu.* Critical Role of Alkyl Chain Branching of Organic Semiconductors in Enabling Solution-Processed N-channel Organic Thin-film Transistors with Mobility of up to 3.50 cm2V-1s-1. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 23382349.
3. Y. Hu, Y. Qin, X. Gao,* F. Zhang, C. Di,* Z. Zhao, H. Li, D. Zhu.* One-pot synthesis of core-expanded naphthalene diimides: enabling N-substitute modulation for diverse n-type organic materials. Org. Lett. 2012, 14, 292-295.
4. Y. Hu, Z. Wang, X. Zhang, X. Yang, C. Ge, L. Fu, X. Gao.* A Class of Electron-Transporting Vinylogous Tetrathiafulvalenes Constructed by the Dimerization of Core-Expanded Naphthalenediimides. Org. Lett. 2017, 19, 468-471.
5. X. Zhao, C. Ge, X. Yang, X. Gao.* Dithieno[3,2-a:3’,2’-j][5,6,11,12]chrysene diimides and their Molecular Energy Levels Regulation. Mater. Chem. Front. 2017, 1, 1635-1640.
6. H. Xin, C. Ge, X. Yang, H. Gao, X. Yang, X. Gao.* Biazulene Diimides: A New Building Block for Organic Electronic Materials. Chem. Sci. 2016, 7, 6701-6705.
7. H. Xin, C. Ge, X. Jiao, X. Yang, K. Rundel, C. R. McNeill, X. Gao.* Incorporation of 2,6-Connected Azulene Units into the Backbone of Conjugated Polymers: Towards High-Performance Organic Optoelectronic Materials. Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 1322-1326.
8. H. Xin, J. Li, C. Ge, X. Yang, T. Xue, X. Gao.* 6,6'-Diaryl-Substituted BiazuleneDiimides for Solution-Processable High-Performance n-Type Organic Semiconductors. Mater. Chem. Front. 2018, 2, 975-985.
9. H. Gao, C. Ge, B. Hou, H. Xin, X. Gao.* Incorporation of 1,3-Free-2,6-Connected Azulene Units into the Backbone of Conjugated Polymers: Improving Proton Responsiveness and Electrical Conductivity. ACS Macro Lett. 2019, 8, 1360-1364.
10. H. Xin, J. Li, X. Yang, X. Gao.* Azulene-Based BN-Heteroaromatics. J. Org. Chem. 2020, 85, 70-78.

*以上信息由高级会员个人更新和维护。