在有机电子学领域，小分子有机混合离子-电子导体（OMIECs）因其明确的化学结构和较高的电子迁移率而备受关注。然而，其有限的离子传输能力和较低的循环稳定性制约了其在有机电化学晶体管（OECTs）中的应用。如何在保持优异电荷传输能力的同时，实现高效离子传输，并在器件工作过程中降低溶胀带来的薄膜破损，成为小分子OMIECs面临的关键科学问题。
针对这一挑战，四川大学化学学院冯良文团队联合电子科技大学、中山大学的研究团队共同提出了一种“侧链末端羟基化”策略。通过在传统乙二醇（EG）侧链末端引入羟基，利用分子间侧链形成的“互锁氢键”结构，实现了离子传输与电荷输运性能的协同优化。结合多项表征，末端羟基之间形成的互锁行为不仅能够诱导侧链形成更加有序的排列，还拓宽了薄膜离子传输通道，显著提升离子-电子耦合效率。同时“互锁氢键”结构能够有效地抑制离子掺杂/脱掺杂过程中带来的薄膜过度溶胀，提升薄膜的循环稳定性。基于该策略构筑的4Cl-PDI-EG-OH材料，器件跨导较传统EG侧链材料提升超过10倍，同时展现出更快的响应速度和更优异的循环稳定性。基于此，本工作首次完成了基于小分子OECTs的晶圆级阵列集成，填补了该领域的研究空白，并验证了小分子基OECTs在集成电子器件中应用的可行性。此外，为拓展普适性，该策略还被进一步用于BTP和gNR等具有代表性的小分子骨架中，所合成的EG-OH侧链材料相较于EG侧链材料均获得了全方位的性能提升。其中，基于BTP-EG-OH的OECTs器件获得了高达6369 S·cm-2的归一化跨导，是目前小分子基OECTs的最高水平。该研究结果表明，在小分子OMIECs的分子设计中，EG-OH侧链有望取代传统EG侧链，成为新一代通用极性侧链。
该工作以“Terminal Hydroxylated Side-Chains Enhance Ionic-Electronic Coupling Efficiency in Small-Molecule Semiconductors”为题发表于《Angewandte Chemie International Edition》，并被编辑评选为“Hot Paper”。四川大学化学学院为第一单位，2025级博士研究生蒲佳兴为第一作者，冯良文研究员与电子科技大学的黄伟教授为共同通讯作者。这项工作得到了国家自然科学基金、四川省科技计划项目以及中央高校基本科研业务专项资金资助支持。特别感谢四川大学化学学院周宇乔博士在单晶解析方面的贡献，以及绿色化学与技术教育部重点实验室提供的实验条件支持。
文章链接：http://doi.org/10.1002/anie.3455426
