共轭高分子有着广泛且重要的应用。构筑共轭高分子的给体结构基元种类繁多，而受体结构基元则品种稀少，主要集中在含酰亚胺、酰胺、B←N、氰基这四种强吸电子基团的稠环。设计和发展新型的缺电子受体基元，对于整个共轭高分子领域至关重要。

近日，南方科技大学的夏海平教授设计合成了一类基于金属杂芳香基元的新型受体结构基元，并以此构筑了系列主链含金属的共轭高分子（聚碳龙）。

碳龙配合物是夏海平课题组发明的金属杂芳香体系，具有低LUMO能级、窄带隙、溶解度好、平面性佳、缺电子的特点，展现出了独特的光、声、电、磁、热等物理特性，是一类潜在的受体结构基元。基于此，作者利用π桥将两个碳龙骨架连接作为一个具有A-d-A结构的加强版受体基元（化合物1）。随后，将该受体单元与共轭双炔利用原创的MTP反应合成了一系列溶解性好、结构多样、性能可调节的D-A交替共轭高分子。该聚合反应具有高效专一、官能团容忍性好、操作简便的优点。为了进一步明晰聚碳龙的空间构造，作者还设计合成了具有不同金属数量的寡聚碳龙。寡聚体的合成，对于探究碳龙体系从小分子到寡聚体，再到聚碳龙的演变，及其构效关系具有重要的意义。

不同结构的聚碳龙为其性能应用研究奠定了丰富的材料基础。通过和华南理工大学的张凯教授合作发现，这类主链含金属的共轭高分子适合用作有机太阳能电池的电子传输层材料。例如，在PM6:EH-HD-4F体系中，基于聚碳龙P9的器件PCE效率可达到18.28%，显著高于基于商用电子传输层材料PDINO的电池器件（PCE=17.62%）。同时，这类具有dπ-pπ芳香共轭特征的聚合物具有强而宽的吸收光谱，是一类良好的太阳能电池材料。