有机电子器件的性能不仅与基元分子的理化性质有关，还取决于分子的长程有序聚集方式。因此，如何设计具有特殊分子构型的π电子体系，并籍此从分子层面可控地提高有机材料的长程有序度和聚集结构，是解决有机材料电子传输性能这一关键科学问题的重要突破口。典型的平面π电子体系一般具有较强的π-π相互作用力，常以共平面的方式形成聚集体，它们在有机电子器件应用中被广泛研究，但是其缺点也较明显：平面型分子结构聚集体易产生层间平移，导致错位，很难控制其在垂直于共平面方向上的一维长程有序度；而对于非平面π电子体系，可以利用其分子结构上的凹凸曲面，形成类似齿轮状的互补结构，使其定向自组装行为具有更好的长程可持续性，从而获得性能更优异的一维长程有序聚集体。此外，非平面型π电子体系分子结构中的凹凸曲面能识别其它曲面状的电子给受体（特别是在有机太阳能电池中应用最广泛的导电聚合物以及富勒烯类化合物），从而形成更好的二维长程有序异质结聚集体，获得具有优异性能的材料。片状 （上图）和带状 （下图）非平面有机纳米材料的空间结构示意图
近年来，我们实验室特聘教授Colin Nuckolls教授和肖胜雄教授团队围绕非平面型稠环芳香化合物的设计、合成及其电学性质的研究开展了系统的工作，获得了一系列创新性的研究结果，包括：
（1）创新性地在π电子体系中引入分子内张力，获得了具有凹凸面分子构型的非平面型π电子体系；
（2）利用分子构型的凹凸面所导致的分子自身之间或与不同电子给受体之间具有的良好的构型互补识别能力，在分子尺度上实现了长程有序分子聚集体的可控制备；
（3）构筑了基于长程有序一维分子聚集体的场效应晶体管器件和基于二维异质结聚集体的有机太阳能电池器件，通过控制体系中的电子转移过程，从分子水平上阐释了非平面型π电子体系在分子识别、光电效应及电荷输运上的内在规律和本质。
上述成果已在Accounts of Chemical Research, 2015, 48, 267，Journal of the American Chemical Society, 2014, 136, 15215和2014,136, 8122期刊上发表。（供稿人：肖胜雄）