聚合物半导体因具有质量轻、成膜性好、柔性以及可溶液加工等优点，受到学术界和工业界的广泛关注，被应用于多种有机电子器件，如薄膜场效应晶体管、聚合物发光二极管以及有机太阳能电池等。但是在高性能聚合物半导体材料的开发方面，和p型聚合物半导体材料相比，n型聚合物半导体材料的发展相对滞后，这不利于有机电子器件的发展及其商业化应用。强缺电子构筑基元的匮乏是高性能n型聚合物半导体材料发展相对滞后的一个重要原因，因此开发新型的缺电子基元具有重要意义。

近日，南方科技大学郭旭岗教授课题组和海南大学材料学院陈志才副教授合作，基于氰基化丁二烯及其衍生物这一策略，设计、合成了一系列化学结构简单、吸电子能力强的新型缺电子构筑基元，该类基元的设计策略如上图所示。和富电子的噻吩类衍生物相比，丁二烯是一类具有多个修饰位点的电中性构筑基元，因此其氰基衍生物的缺电子性强于报道的氰基噻吩类衍生物。

如上图所示，该类氰基丁二烯类缺电子构筑基元可以通过简单两步高效制备。作者将开发的缺电子基元与DPP共聚，开发了一系列聚合物半导体材料。

作者还合成两个模型分子C4TCNDE和C4TCNDFDE，并培养、解析了它们的单晶结构。从上图可以看出，丁二烯类缺电子构筑基元不但具有高度的平面性，而且具有小的位阻效应。

该类受体基元的聚合物都具有深的LUMO能级（-3.94到-4.06 eV）和HOMO能级（-5.65到-5.79 eV），这有利于实现单一极性的电子传输，理论计算证明该类聚合物具有高度平面性，这和模型分子分析结果一致。将该类聚合物应用于薄膜场效应晶体管，三个聚合物都表现出了单极性的电子传输，最高迁移率可以达到1.07 cm² V^-1 s^-1（图4）。

在该工作中，作者通过氰基功能化丁二烯及其衍生物，开发了一类结构简单、合成方便且具有高度平面性的强缺电子构筑基元，并基于它们开发了一系列新型的n型聚合物半导体材料。该工作不仅丰富了缺电子结构的种类，还为它们的开发提供了一种新的设计思路。