Chemical Science 封面展望文章： 全共轭的梯状聚合物
梯状聚合物 （Ladder polymer）是由两个单链相连形成的带状高分子，因其独特的双链结构以及性质，近年来获得了高分子化学家的特别关注。全共轭的梯状聚合物（Fully conjugated Ladder Polymers，简称cLPs）作为一种特殊的大分子，其主链全部由稠环相连而成，因而具有较传统高分子更高的耐热，耐腐蚀，耐氧化和出色的力学和光电学性能。近日，德州A&M大学的方磊教授课题组应邀在英国皇家化学会旗舰期刊Chemical Science 撰写关于cLPs的制备，表征以及应用的综述，并对cLPs的研究进行了展望。
共轭高分子作为有机光电领域的基础，现已广泛的被应用于显示，能源，传感，信息等领域。研究发现，如果能提高聚合物分子的共平面性，其π电子的离域性将得到促进，分子间相互作用增强，固相光电器件的性能也能随之得到增强。与传统导电高分子相比，cLPs 具有良好的共平面性和稳定性，具有成为下一代高性能有机活性材料的潜力。（图一）
图一：cLPs具有普通共轭高分子所不具备的恒定共平面特性
相比于传统高分子，cLPs的合成具有众多挑战。主要原因是由于分子的刚性主链由两组化学键所连接。这造成一系列的问题，比如低溶解性使得在合成中产物在没有完全反应的条件下沉淀出来，以及关环反应不完全产生较多的缺陷等问题。当前合成cLPs的方法可以分为两种：一种是通过缩聚反应在单体之间直接形成两组共价键将小分子聚合成稠环高分子，另一种是先合成带反应基团的聚合物前体，再通过成环反应得到cLPs。（图二）针对cLPs溶解度低的特点，不同的柔性支链被引入分子的主链，从而有效提高分子的溶解性。
图二：cLPs的合成方法：（a）由稠环小分子缩聚反应一步而成；（b）先通过聚合反应得到聚合物前体，再进一步进行关环反应得到产物。
尽管由于合成困难所带来的挑战，cLPs的应用研究受到一定限制，但很多被报道的cLPs分子都展现了优异的光电学性质和良好的稳定性。其中最早由美国空军实验室研发的分子BBL表现了出色的电子迁移率，被用于制造有机场效应晶体管（OFET）。进一步的研究发现，该晶体管具有超出普通共轭高分子的稳定性，其性能在室温放置三年后仍不衰减。此外，cLPs还被研究人员用以制造有机发光二极管（OLED）以及锂离子电池阴极，相关研究也都取得了令人惊喜的结果。
在综述的最后，作者对cLPs的研究进行了总结和展望。关于cLPs的研究体现了其作为新型sp2聚合物的巨大潜力。作者相信通过新颖的分子设计和多样化合成手段，更多具有优秀性能的cLPs将会被制备，从而为先进有机材料的设计提供新思路。
Chemical Science封面
论文链接：
http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/sc/c7sc00154a#!divAbstract
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