自从导电聚乙炔被发现以来，导电聚合物（CPs）得到了飞速发展，并且在各类电子器件中表现出巨大的应用潜力。目前，空穴传输占主导的p型聚合物已经可以实现10³ S cm^－1以上的电导率（σ），并且已经逐步实现了商业化应用，而n型聚合物的发展则远远滞后，仍然面临着电导率低、稳定性差等问题。

利用强缺电子单元构筑D-A型聚合物是合成n型聚合物的常用方法，例如苯并二呋喃二酮（BFDO）单元已被广泛应用于合成n型共轭聚合物，并且这些聚合物都表现出出色的电子迁移率（μ_e）和电导率（σ），通过BFDO氧化聚合和还原掺杂一锅法制备的PBFDO可以实现超过2000 S cm^－1的电导率。要提高n型聚合物的电导率，通常需要通过化学掺杂的方法来提高聚合物的载流子浓度。然而，掺杂剂的引入往往会带来材料和器件的不稳定性、加工和性能的不确定性和以及与电极和基底之间的不兼容性等问题。因此，具有本征导电率的聚合物的开发也备受关注。根据文献报道，在基于共轭体系的开壳双自由基材料中，同时存在开壳和闭壳的共振结构，有助于材料实现“自掺杂”，从而提高材料的本征电导率。但是，由于缺乏相应的材料设计策略，具有高本征电导率的n型共轭聚合物的设计合成仍然是一项重要挑战。

近日，华南理工大学黄飞与刘春晨团队开发了一种新型醌式缺电子单元BFDO-Br，并用其合成了两个受体-受体（A-A）型共轭聚合物，命名为DPP-BFDO-Th和DPP-BFDO。

研究表明，两个聚合物均具有平面的聚合物骨架和低于－4.0 eV的最低未占分子轨道（LUMO）能级。其中，DPP-BFDO的LUMO能级甚至可以低至－4.63 eV，光学带隙为－0.53 eV。密度泛函理论（DFT）计算、电子顺磁共振（EPR）和超导量子干涉装置（SQUID）等测试结果表明DPP-BFDO具有强的双自由基特征和高自旋基态。在有机薄膜晶体管（OTFTs）器件中，DPP-BFDO-Th表现出双极型半导体性质，其电子和空穴迁移率分别为0.38 和0.50 cm² V⁻¹ s⁻¹，而DPP-BFDO则表现出导体的性质。通过电导率测试发现，DPP-BFDO在未掺杂的情况下即可表现出1.04 S cm^－1的高电导率，在热电器件中的功率因子（PF）为12.59 μW m⁻¹ K⁻²。N-DMBI掺杂后，电导率最高可以提升至65.68 S cm^－1，PF可以提升至24.53 μW m⁻¹ K⁻²。研究表明这类具有开壳自由基特征的n型共轭聚合物在有机热电器件中具有良好的应用前景。

根据X射线光电子能谱（XPS）结果中观察到的带正电的自由基阳离子（O⁺），作者提出DPP-BFDO的自掺杂是通过分子间的电荷转移进行的，自掺杂行为提高了聚合物的自由载流子浓度，高载流子浓度与平面准线性的聚合物骨架共同作用使得DPP-BFDO具有高本征电导率。

综上所述，作者设计合成了具有高本征导电率的n型导电聚合物，并阐明了聚合物自掺杂的潜在机制。该研究表明，缺电子醌式单元在构筑具有高自旋基态和高本征电导率的n型共轭聚合物方面具有巨大的潜力，为高性能n型导电聚合物的设计合成提供了新的思路。