2026年4月29日下午，由北京大学图书馆和化学与分子工程学院联合主办的“学科之美系列讲座——化学之美”第十场讲座在图书馆南配楼艺术鉴赏厅举行。化学与分子工程学院助理教授郑玉作了题为“柔性可拉伸半导体”的讲座。讲座由北京大学化学与分子工程学院学报编辑部编辑刘德佳主持。

讲座现场

郑玉指出，柔性电子领域兴起于2000年的诺贝尔化学奖，艾伦·黑格等三位科学家开创了有机电子学这一全新领域，为柔性电子器件奠定了基础，柔性电子屏、塑料太阳能电池等因此兴起。其中，电子皮肤是一个高度集成的电子系统，具有人类皮肤的力学特性，通过闭环的感知、信号处理与制动实现实时健康检测、人机交互等功能。高分子材料因其可拉伸的力学性能、化学可调性、生物相容性而成为构建类皮肤半导体的理想材料，然而可拉伸高分子半导体仍然面临力电性能协同优化的挑战。为了优化电学性能，需要维持载流子传输通路并选择构筑单元、设计动态相互作用。

郑玉讲座

高分子半导体设计策略包括共轭高分子主链工程、侧链工程与多组分体系。主链工程的核心思路是降低薄膜结晶度以提高可拉伸性、动态键断裂耗散应变能、调控氢键强度、氢键基团与共轭主链连接基的柔性，同时维持主链共轭结构和载流子传输通路；侧链工程的核心思路是通过改变侧链的化学结构来调控高分子链构象和聚集态结构；然而，主/侧链工程仍然存在局限性，降低薄膜结晶度的同时会使半导体在应力作用下产生塑性形变与器件界面剥离，降低力学循环稳定性，因此高分子半导体需要具备机械可逆性和弹性。

郑玉接下来介绍了双网络高分子半导体的设计策略，包括将共轭高分子网络嵌入到原位形成的交联橡胶中，得到兼具高迁移率和力学弹性的双网络高分子半导体薄膜。利用叠氮等化学键精确控制网络贯穿过程以维持电荷传输通道，使其具有较好的形貌与电学、力学性能。最后，郑玉介绍了高分子半导体走向大规应用的关键挑战，包括实现长期环境稳定性、理想力学性能与阻隔性能的兼顾、设计本征封装层、探究动态聚合物网络非线性流变学行为的分子机制等。

讲座结束后，郑玉与在场师生进行了互动交流，耐心解答了听众的疑问。

主讲嘉宾简介：

郑玉，北京大学化学与分子工程学院助理教授。2017 年本科毕业于南开大学化学系，2022 年获美国斯坦福大学化学博士学位，师从鲍哲南教授开展高分子半导体材料分子设计与柔性场效应晶体管研究；随后于麻省理工学院化学工程系从事博士后研究，师从 Bradley Olsen 教授，研究方向是高分子物理与光学 - 力学表征平台开发。成果以第一作者发表于Nature Nanotechnology、Nature Communications、Journal of the American Chemical Society等国际顶级学术期刊，并申请两项美国专利。曾获 2024 年科睿唯安全球高被引科学家、2023 年国际纯粹与应用化学联合会国际青年化学家奖、2022 年麻省理工学院化学工程新星奖等多项荣誉。

文字：彭奕桢、周建超、刘秀文

照片：桑磊