有機熱電材料作為未來清潔能源發展的主要方向之一，近年來取得了長足的發展。其中，p-型（空穴傳輸）半導體材料電導率已經高達2000 S cm^-1 ，但是n-型（電子傳輸）半導體材料的發展卻相對滯后，這嚴重限制了有機熱電材料的進一步應用。因此，發展低成本和性能優異的熱電材料勢在必行。

近日，我校史永強課題組采取以吡嗪環為主體，引入氰基取代基的策略，設計并合成出兩個結構簡單的缺電子構建單元CNPz和DCNPz。并在其基礎上合成了兩種受體-受體型聚合物P(DPP-CNPz)和P(DPP-DCNPz)。單體CNPz和DCNPz缺電子單元的合成只需要由廉價原料進行一步反應和三步反應得到，可以為下一步熱電材料實際應用提供借鑒意義。

吡嗪和氰基強吸電子單元的引入，實現了材料的n-型電子傳輸性能。氰基的引入沒有破壞分子的共平面性，這些優點使聚合物材料器件性能也格外優越。在N-DMBI摻雜劑摻雜下，P(DPP-CNPz)和P(DPP-DCNPz)的最佳電導率和功率因子分別為25.3 S cm^-1和41.4 μW m^-1 K^-2，以及33.9 S cm^-1和30.4 μW m^-1 K^-2。

這些結果表明，CNPz和DCNPz是一種很有前途的缺電子構建單元，其結構簡單，價格低廉，同時可以獲得高性能的n-型聚合物半導體。這一設計策略可以為后續設計高性能n-型有機半導體材料提供借鑒意義。

該工作得到國家自然科學基金和安徽省高峰學科項目的支持，相關成果以“Cyano-Functionalized Pyrazine: A Structurally Simple and Easily Accessible Electron-Deficient Building Block for n-Type Organic Thermoelectric Polymers”為題發表在國際化學頂級期刊Angew. Chem. Int. Ed. (https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/anie.202319658)。該論文第一作者為我?；瘜W與材料科學學院2021級碩士研究生涂麗君，史永強老師為該論文的唯一通訊作者。