题目：端基对低聚噻吩/苯并噻吩类化合物电子结构及传输性能的影响

苯噻吩低聚及其衍生物具有结构易修饰及光学、电学性能可控的特点，被广泛应用于有机电致发光器件(OLEDs)和场效应晶体管(OFETs)等领域。已有研究表明，共轭桥中炔键的引入或端基的改变可显著改善材料的抗氧化能力与载流子的传输能力。遗憾的是，到目前为止，系统地研究共轭桥及端基类型改变对材料性能影响的相关报道较少。因此，本文基于实验已合成的、具有高迁移率的、稳定的苯噻吩类载流子传输材料，设计新型的以低聚噻吩、苯并二噻吩、二苯并噻吩为共轭桥，苯及低聚噻吩为端基的有机半导体材料并预测其光电性能。
采用密度泛函理论(DFT，TDDFT)B3LYP/6-31G(d)和PBE0/6-31G(d)方法对苯乙烯/乙炔、低聚噻吩为端基，二噻吩(2T)、苯并二噻吩(TPT)、二苯并噻吩(PTP)和并三噻吩(TTT)为共轭桥的32个化合物进行了系统地计算研究。在分别优化中性态和离子态几何构型的基础上，获得了相关化合物的前线轨道能级、电离能(IPs)、电子亲合能(EAs)、重组能(λh/λe)和电子吸收光谱等信息，并分析讨论了端基与共轭桥对化合物电子结构与光物理性质的影响。
通过系统的理论研究，可得出以下结论：
(1) 共轭桥(2T、TPT、PTP)相同，苯乙炔基取代苯乙烯基，LUMO能级基本保持不变，但HOMO能级明显降低，能级差?E和激发能Ev增大，吸收光谱蓝移10~30 nm。另外，多数苯乙炔基化合物的重组能(λh和λe)均小于苯乙烯基化合物。
(2) 端基相同共轭桥分别为2T，TPT和PTP时，HOMO能级逐渐降低，LUMO能级逐渐升高，能级差?E和激发能Ev依次增大，吸收光谱蓝移30~45 nm，重组能λh/λe依次降低。PTP共轭桥化合物的λh/λe虽然低于TPT桥，但λh与λe相差较大，不利于载流子传输平衡。TPT共轭桥化合物的λh与λe相近且较小，有利于提高传输效率。
(3) 苯乙炔基苯并二噻吩(DPATPT)的重组能(λh与λe分别为0.21和0.22 eV)比已报道合成具有较高载流子迁移率的苯乙烯基苯并二噻吩(DSTPT)更小(λh和λe分别为0.22和0.24 eV)，且DPATPT的λh和λe比DSTPT更为接近。因此，本文设计的DPATPT有望成为潜在的传输效率高、抗氧化能力强的载流子传输材料，值得实验工作者探索合成。
(4) 共轭桥为苯并二噻吩或并三噻吩时，随着端基噻吩环的增加，HOMO能级明显升高，LUMO能级明显降低；共轭桥相同，端基噻吩环由单环到稠环的改变时，HOMO能级降低，LUMO能级升高；端基相同，共轭桥类型由苯并二噻吩变为并三噻吩时，HOMO能级升高，LUMO能级降低；在共轭桥与端基之间引入炔键时，HOMO与LUMO能级均有所降低。端基噻吩环增加、炔键插入及端基噻吩稠环数目改变对LUMO能级的调控能力比HOMO显著，而共轭桥类型的改变对HOMO能级的调控更为显著。
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