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导语 来自“CBG资讯”公众号每日推荐 有机半导体（Organic semiconductor）是具有半导体性质的有机材料。香港中文大学化学系缪谦教授研究团队发明了具有独特自组装结构的有机半导体材料，并在此基础上结合有机薄膜晶体管与微流管道成功制备了高选择性、高灵敏度的化学和生物传感器。这项成果近期在顶级化学期刊Chem上发表 （“Functionalized π-Stacks of Hexabenzoperylenes as a New Platform for Chemical and Biological Sensing ", Li. C.; Wu, H.; Zhang, T.; Liang, Y.; Zheng, B.; Xia, J.; Xu, J.; Miao, Q.* Chem, 2018, 4, 1416–1426）。该论文的第一作者是博士研究生李长青。
缪谦教授简介
缪谦教授2000年于中国科技大学获得学士学位, 同年赴美国留学。在哥伦比亚大学化学系师从Colin Nuckolls教授，2005年获博士学位。在加利福尼亚大学洛杉矶分校Fred Wudl教授指导下进行一年博士后训练之后，于2006年加入香港中文大学化学系任助理教授，后于2012年晋升副教授，2016年晋升教授，2015年起任化学系副主任。研究领域涉及有机化学、有机电子学、超分子化学及表面化学，致力于设计、合成有趣有用的稠环芳香分子，开发高性能有机半导体材料及器件。 前沿科研成果：发明具有独特自组装结构的有机半导体材料，实现高选择性、高灵敏度的化学和生物检测有机薄膜晶体管是组成柔软、廉价、可穿戴的有机电子器件的基本元件，其最具潜力的应用之一是化学和生物传感器。基于有机薄膜晶体管的传感器把化学反应或生物相互作用转换为电信号输出，不仅可以避免使用昂贵的大型仪器，而且可以集成到生物相容和可穿戴的电子设备中。与传统的无机半导体材料相比，有机半导体材料的一个独特优势是可以通过有机合成把各种功能基团直接与有机半导体分子连接起来。这些基团可以与特定的待测物质发生专一的化学反应或相互作用，从而实现高选择性、高灵敏度的化学和生物检测。然而引入这些功能基团会带来额外的分子间相互作用。它们通常会破坏有机半导体分子之间的π-π堆积，从而大大降低甚至完全破坏有机半导体材料的导电能力。因此，如何引入功能基团而又不破坏有机半导体分子之间的π-π堆积是一个具有挑战性的问题。
为应对这一挑战，香港中文大学化学系缪谦研究团队设计合成了带有不同功能基团的六苯并苝衍生物，并在其晶体结构中发现了一种罕见的分子堆积方式。这些六苯并苝衍生物具有扭曲的共轭骨架，在晶体中形成独特的砖砌结构，保持基本相同的二维π-π堆积模式而不受各种功能基团的影响。
图1. 六苯并苝衍生物的堆积模式 （来源：Chem）
由于缪谦研究组在几年前就发现了六苯并苝衍生物的半导体性质，这种独特的分子自组装模式就为有机半导体材料的功能化提供了全新的解决方案，为基于有机薄膜晶体管的化学和生物传感器提供了一个通用的超分子平台。在这个平台的基础上，缪谦研究团队与同系的郑波教授合作，结合有机薄膜晶体管与微流管道成功制备了传感器。当三甲基硅醚修饰的六苯并苝作为半导体材料时，由于三甲基硅醚与氟离子存在专一性反应，这个传感器可以检测水中的氟离子，表现出高选择性和高灵敏度。当生物素修饰的六苯并苝作为半导体材料时，该传感器可以检测特定的蛋白质——链霉亲和素。 |
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