本研究探討了以 Aldol 及 Knoevenagel 縮合反應合成的梯形共軛高分子之互鎖效應，並分析其對場效電晶體 (OFET) 特性與形態的影響。此綠色合成策略使用酸或鹼作為催化劑，且唯一副產物為水，避免傳統鈀催化偶聯反應的環境與經濟缺點。我們設計並合成了一系列 BDOPV 及 IDT 為核心的高分子 (P1–P6)，透過分子內氫鍵強化骨幹平面性，提升載流子遷移率與結晶度。圖 1 顯示了目標高分子的設計概念與其堆疊行為，其中 P1 和 P5 由於分子內氫鍵的互鎖效應，展現高載流子遷移率 (分別為 2.09×10⁻² cm² V⁻¹ s⁻¹ 及 8.26×10⁻² cm² V⁻¹ s⁻¹)，而隨機共聚物 P2–P4 則因骨幹扭曲導致電子傳輸降低。圖 2 呈現了 P1–P6 的光學與電化學特性，顯示提升骨幹剛性可降低能隙並改善電子傳輸。分子模擬結果 (圖 3) 顯示，P5 與 P6 具有更高的平面性，並透過降低重組能改善載流子傳輸效率。進一步的形態分析 (圖 4) 指出，提高骨幹剛性有助於 P5 的結晶對齊，但卻使 P6 形成無序的聚集行為。場效電晶體特性 (圖 5) 顯示，P1 具有優異的 n 型特性，而 P5 則表現出雙極傳輸行為，且具 3D 載流子傳輸能力，確保高遷移率。此外，圖 6 顯示，溶劑添加劑可進一步優化 P5 的堆疊密度與載流子遷移率，而對 P6 則減少剛性鏈糾纏，雖然仍然缺乏長程有序性。最後，機械測試結果 (圖 7) 顯示，高剛性與硬度雖能提升電子特性，但也會降低延展性，使 P5 和 P6 在拉伸下均呈現脆性破裂。本研究證明了綠色縮合方法在開發高效能共軛高分子上的潛力，並建議未來可透過側鏈優化來進一步提升材料形態與電性表現。（化工系闕居振教授提供）
圖 1 目標高分子 (P1-P6) 的設計概念與其分子堆疊行為。
圖 2 高分子 P1-P6 的光學與電化學特性。
圖 3 P1、P5 和 P6 的分子模擬結果。
圖 4 P1-P6 薄膜的形貌與結晶性分析。
圖 5 P1、P5 和 P6 製備之場效電晶體的轉移特性與載流子傳輸機制。
圖 6 溶劑添加劑對 P5 和 P6 結晶性與形貌的影響。
圖 7 P5 和 P6 轉印至彈性基板後的機械測試結果。