邓云峰

男， 天津大学材料科学与工程学院， 教授/研究员/教授级高工或同等级别

学习/工作经历

2005-2009, 黑龙江大学，学士
2009-2015，中国科学院长春应用化学研究所，博士
2015-2016，加拿大滑铁卢大学，博士后
2016-2017，以色列理工学院，博士后
2017-2023，天津大学，副教授
2023-至今，天津大学，教授

研究领域和兴趣

有机功能材料

主要业绩

n型有机/高分子半导体材料是分子电子器件的核心组成部分，对有机电子领域的发展至关重要。一般认为，稳定工作的电子器件要求n型有机/高分子半导体材料LUMO能级< -4.0 eV，然而，受限于结构设计概念和合成方法的限制，与p型有机/高分子半导体材料相比，n型有机/高分子半导体材料的发展大大滞后。针对这一挑战，申请人聚焦n型有机/高分子半导体材料，通过新结构单元的设计和合成方法的创新，构建了LUMO能级<-4.0 eV的n型有机/高分子半导体材料新体系，显著提高了器件性能的空气稳定性。
近年来主持和完成国家级科研项目4项，包括基金委青年科学基金项目B类（原优青项目）1项、面上项目3项，参与国家重点研发计划项目3项、基金委创新研究群体项目1项。主持天津市自然科学基金青年项目A类（原天津市杰青项目）1项、天津市面上项目1项。任有机集成电路教育部重点实验室副主任、Chinese Chemical Letters期刊青年编委。近五年，以通讯作者发表SCI论文42篇，授权中国发明专利7项，申请实用新型专利3项。在全国高分子学术论文报告会、中国化学会学术年会、中国材料大会、新加坡化学会学术年会等国内外学术会议邀请或口头报告20余次。
近五年主要学术成绩、创新点及其科学意义如下：
1）端基可调醌式化合物：端基可调是实现醌式化合物LUMO能级精细调节的关键，然而，目前醌式化合物多以二氰基亚甲基封端，端基难以官能化，极大限制了结构多样性与性能调控空间。针对这一问题，候选人提出以缺电子芳香单元为端基的分子设计策略，利用末端芳香单元可修饰的特点，解决了醌式化合物端基不能修饰的难题。通过深入剖析芳基取代茚满二酮的合成机理，基于甲醇钠诱导的内酯重排反应和钯催化偶联/空气氧化反应，开发了两种高效合成茚满二酮封端醌式化合物的方法，最高合成产率达95%，突破了传统醌式化合物合成方法的产率极限。利用茚满二酮封端醌式化合物LUMO能级低以及共轭程度大的优势，开发了具有高掺杂效率和优异空气稳定性的n型自掺杂有机小分子材料体系。相较于基于芳香结构的类似分子，该自掺杂分子展现出更高的自掺杂效率，电导率提升了近三个数量级，并在空气中放置120天后依然保持较高的电导率。在此基础上，通过多维度表征技术，结合计算模拟，阐明了该体系的自掺杂特性来源于分子间的电荷转移，打破了传统分子内电荷转移主导的理论框架，深化了对有机半导体自掺杂机理的理解。
2）含醌式结构的共轭聚合物：n型掺杂过程中产生的自由基阴离子极易与空气中的氧气和水反应，导致体系稳定性差，电学性能常在数小时内迅速衰减。研究表明，降低材料的LUMO能级是提升掺杂体系空气稳定性的有效策略。然而，由于缺乏强缺电子单元，聚合物LUMO能级难以显著降低，导致稳定性提升有限。针对这一问题，候选人提出采用醌式结构单元大幅降低聚合物LUMO能级的分子设计策略，发展了吲哚酮和茚满二酮封端的两类醌式聚合单体，突破了传统醌式化合物难以用于构建聚合物的瓶颈，合成了系列LUMO能级可低至⁓-4.5 eV的新型n型共轭聚合物。相比于由芳香结构构筑的类似聚合物，含醌式结构的聚合物LUMO能级显著降低，降低幅度可超过0.75 eV；进一步优化共聚单元后，聚合物的LUMO能级可降至-4.47 eV，达到芳香结构共轭聚合物难以实现的LUMO水平。得益于极低LUMO能级以及掺杂后醌式结构转变为芳香结构所获得的芳香稳定化能，n型掺杂聚合物表现出优异的空气稳定性。
3）双受体型共轭聚合物的合成方法及性能调控：双受体策略可避免传统给体-受体型共轭聚合物中给体单元的引入，有助于获得低LUMO能级，并提高极化子在主链上的离域程度，从而获得高性能的n型掺杂体系。然而，强缺电子片段的金属有机试剂通常合成困难、稳定性差，加之双受体片段的还原消除反应速率受限，阻碍了双受体型共轭聚合物的高分子量合成。针对上述挑战，候选人通过配体工程实现了分子量数量级的提升，突破了合成双受体型聚合物的分子量瓶颈。尤为重要的是，候选人首次实现了完全由C-H单体直接合成双受体型共轭聚合物，单体无需官能化，且具有较高的反应活性，能够在更短的时间内即可合成传统Stille缩聚所能达到分子量的4倍，为聚合物的合成发展了一种简洁、高效、直接的方法。得益于聚合物分子量的大幅提升，n型掺杂材料展现出约3倍的电导率提升，并由此构建了性能处于国际前列的n型掺杂高分子材料体系。

代表成果

1. Wang, C.; Xin, Y. F.; Gu, H. R.; Ye, L.; Liu, Y. S.; Zhou, Y. H.; Deng, Y. F.;* Geng, Y. H., An n-Doping Cross-Linkable Quinoidal Compound as an Electron Transport Material for Fully Stretchable Inverted Organic Solar Cells. Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, e202415440.
2. Gu, H. R.; Tong, Y.; Xu, H. L; Wang, C.; Xu, B. W.;* Geng. D. L.;* Bu. L. J.; Ye. L.; Deng, Y. F.;* Geng, Y. H., A cathode interlayer based on an indandione- terminated quinoidal compound enables 19% efficiency in binary organic solar cells. Mater. Horiz. 2025, 12, 5380.
3. Xu, Y.; Xu, C. H.; Wang, C.;Liu, Y. Q.; Wang, S. Y.; Ji, D. Y.; Geng, D. L.;* Han, Y.; Deng, Y. F.;* Geng, Y. H., Degradable n-Type Organic Semiconductors Based on Knoevenagel Condensation Reaction. Adv. Funct. Mater. 2024, 34, 2400774.
4. Wang, T. Z.; Xu, C. H.; Deng, Y. F.;* Geng, Y. H., Conjugated Polymers with an Oxindole-Terminated Quinoidal Unit: Energy Level Modulation Toward Air-Stable n-Doped Conductors. Adv. Funct. Mater. 2025, 35, 2412647.
5. Gao, Y. X.; Ke, Y. Z.; Wang, T. Z.; Shi, Y. B.; Wang, C.; Ding, S. S.;* Wang, Y. P.; Deng, Y. F.;* Hu, W. P.; Geng, Y. H., An n-Type Conjugated Polymer with Low Crystallinity for High-Performance Organic Thermoelectrics. Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202402642.
6. Fan, R. Z.; Wang, C.; Zhang, X. F.; Zhang, X. W.; Dong, W. J.; Xu, Y. Y.; Xu, C. H.; Chi, C. Y.;* Zhu, J.;* Deng, Y. F.;* Geng, Y. H., Crystalline 1D Linear Conjugated Polymers with a Quinoidal Unit As Metal-Free Electrocatalysts for Oxygen Reduction. Adv. Energy Mater. 2024, 14, 2402657.
7. Wang, C.; Yang, Y.; Lin, L. L.; Xu, B. W.; Hou, J. H.;* Deng, Y. F.;* Geng, Y. H., Self-Doped n-Type Quinoidal Compounds with Good Air Stability and High Electrical Conductivity for Organic Electronics. Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202307856.
8. Shi, Y. B.; Zhang, X. W.; Du, T.; Han, Y.; Deng, Y. F.;* Geng, Y. H.,* A High-Performance n-Type Thermoelectric Polymer from C-H/C-H Oxidative Direct Arylation Polycondensation. Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202219262.
9. Geng, X. K.; Du, T.; Xu, C. H.; Liu, Y. Y.; Deng, Y. F.;* Geng, Y. H., Realizing p-Type and n-Type Doping of a Single Conjugated Polymer via Incorporation of a Thienoisatin-Terminated Quinoidal Unit. Adv. Funct. Mater. 2023, 33, 2300809.
10. Du, T.; Gao, R. H.; Deng, Y. F.;* Wang, C.; Zhou, Q.; Geng, Y. H.,* Indandione-Terminated Quinoids: Facile Synthesis by Alkoxide-Mediated Rearrangement Reaction and Semiconducting Properties. Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 221.

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