尹晓东 特别研究员 博士生导师

含硼共轭体系在传感器，有机光电等领域的研究

本人利用三芳基硼化合物的 p-Pi 共轭作用深入研究硼元素对有机共轭体系前线轨道能级影响及其光电性质。先后成功

制备了一系列对空气和水稳定且具有良好共轭体系的三芳基硼化合物, 在此基础上实现了模块化构筑稳定的含硼的复杂共轭结构，如功能性小分子，共轭大环化合物，线性寡聚物，以及主链或侧链含硼的共轭聚合物等。研究表明硼杂共轭结构在光

学性质，Lewis 酸性等方面展现了与碳骨架共轭结构不同的特点，主要在于固态发光效率高，对亲核试剂（如 F-, CN-等）有较强作用等。其作为一类新型的光电功能材料有望应用于显示和化学传感器等多个领域。麻省理工学院 Tim Swager 教授接连在 Synfacts 上对本人的工作进行报道，并提到“Such an approach may bridge the gap to polymers with interesting electronic and optical properties.”（Synfacts 2016）。“This strategy should be applicable to the synthesis of conjugated organoborane macrocycles of new shapes and sizes.”(Synfacts 2015)。该系列工作发表在 Angew. Chem. Int. Ed. (2014, 2015), Chemical Science

(2017), Macromolecules (2016), Chem. Eur. J (2015) 等一流期刊上。

基于有机共轭分子的单分子电子学

分子电子学是近年来新兴的交叉学科领域，分子电子学器件可用于亚纳米尺度的分子电路，是器件微型化的未来趋势。因此，探索有机共轭分子的单分子尺度上的构-性关系对于开发新型的分子集成电路具有重要意义。STM-Break Junction 技术是单分子电子学测试的一个重要手段，其优势在于可以直接溶液中进行测试，而不需要制备分子自组装单层膜（SAM），极

大降低了操作难度，拓展了适用范围。本人利用具有电化学活性的芳基并富瓦烯的结构，制备了一种具有高开关比的单分子

电开关。通过电化学氧化原位得到富瓦烯的 2 价正离子，该正离子具有显著反芳香性，从而大幅提高了该分子的导电性。该氧化还原单分子电开关具有较好的可逆性，且开关比高达 70，是目前报道的单分子电开关中最好的材料之一。该工作证实了芳香性对于有机分子电荷传输性质有巨大的影响，发表在 2017 年Science 旗下的 Science Advances 期刊上 (Science

Advances, 2017, 3: eaao2615.)，美国化学会的 C&EN 杂志也在第一时间进行报道 “Study shows comparatively unstable

antiaromatic molecules can work well in molecular electronic devices.” (“Antiaromaticity flips single-molecule switch”, C&EN, 2017, 95(44))。

高性能聚合物介电材料

有机共轭小分子 Pi 电子云的高度离域性质使其具有较高的可极化率，有望成为高介电常数 (High k) 材料的构筑单元，在有机电子学和储能材料等领域具有广泛的应用潜力。但传统有机共轭聚合物由于其较低的击穿强度和较差的成模性限制了其在介电材料领域的发展。本人结合有机Pi 共轭体系 (寡聚噻吩）的高极化率和传统聚合物如聚甲基丙烯酸甲酯

（PMMA），以及聚冰片烯（Polynorbornene）等的高击穿强度制备了一系列聚合物材料，系统研究了高分子结构与其机械性

能和介电性能的关系，并通过聚合物主链后修饰 (post-modification) 的方法大幅提高材料的在高电场的击穿强度，使其有望成为新型高分子介电材料。本人基于双模修饰（Bimodal）的策略，将这类聚合物接枝在无机纳米粒子(如 BaTiO3)的表面，显著提高了无机纳米粒子在高分子-无机复合材料中的分散性， 使其在介电常数和击穿强度上都表现得更为优异。该系列工作发表在 Macromolecules (2015), Polymer (2015), Poly. Chem. (2016, 封底) Science China-Chemistry. (2015). Prog. Polym. Sci.

(2018) 等期刊上。

获奖情况

• 中科院化学所所长奖学金 (2010)

• 中科院化学所泰达奖学金 (2010)

• 中科院化学所优秀青年学者 (2010)

• 中国科学院研究生院优秀学生 (2009)

• 浙江大学理学院优秀毕业论文 (2006)

Xiaodong Yin, Yaping Zang, Liangliang Zhu, Jonathan Z. Low, Zhen-Fei Liu, Jing Cui, Jeffrey B. Neaton, Latha Venkataraman, and Luis M. Campos, A Reversible Single-Molecule Switch based on Electrochemically Activated Antiaromaticity. Science Advances, 2017, 3: eaao2615.

Xiaodong Yin, Kanglei Liu, Roger A. Lalancette, Frieder J?kle*, Electron Acceptor Functionalized Borane Compounds with Highly Planar Backbone and Enhanced Lewis Acidity. Chemical Science, 2017, 8, 5794- 5505.

Xiaodong Yin, Yali Qiao, Matthew R. Gadinski, Qing Wang, Chuanbing Tang*, Flexible Thiophene Dielectric Polymers: A Concerted Macromolecular Architecture. Polymer Chemistry, 2016, DOI: 10.1039/ c6py00233a.

Xiaodong Yin, Fang Guo, Roger A. Lalancette, Frieder J?kle*, Luminescent Main-chain Organoborane Polymers: Highly Robust, Electron-Deficient Poly(oligothiophene borane)s via Stille Coupling Polymerization. Macromolecules, 2016, 49, 537-546.

Yali Qiao#, Xiaodong Yin#, Md. Sayful Islam, Lei Wang, Brian C. Benicewicz, Harry J. Ploehn, Chuanbing Tang*. Bimodal Oligothiophene-Containing Polymer-Grafted Barium Titanate Nanoparticles as High-k Polymer Nanodielectric Composites for Dielectric Applications. Macrocolecules, 2015, 48, 8998-9006.

Pangkuan Chen, Xiaodong Yin, Nurcan Baser-Kirazli, and Frieder J?kle* Versatile Design Principles for Facile Access to Unstrained Conjugated Organoborane Macrocycles. Angew. Chem. Int. Ed. 2015. 54, 10768-10772.

Xiaodong Yin, Jiawei Chen, Roger Lalancette, Frieder J?kle*. Highly Electron-Deficient, Air-Stable Conjugated Organoboranes. Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 9761.

Fang Guo, Xiaodong Yin, Frank Pammer, Fei Cheng, R. A. Lalancette, and Frieder. J?kle*. Regioregular Organoborane-Functionalized Poly(3-alkynylthiophene)s. Macromolecules, 2014, 7 (22), 7831–7841.

Xiaodong Yin, Yongjun Li, Yulan Zhu, Yuliang Li*, and Daoben Zhu*. Synthesis of a Pentalene Centered Polycyclic Fused System. Org. Lett. 2011, 13,1520-1523.