近日，化学化工学院阚玉和教授与东北师范大学徐红亮、苏忠民教授研究团队联合培养的研究生李晴，首次报道了利用氢迁移实现高稳定双自由基单线态裂分（Singlet Fission）开关的设计策略，相关成果以“Hydrogen Migration-Triggered Diradicaloid Singlet-Fission Switch”为题在化学领域的顶级期刊《Journal of the American Chemical Society》发表。化学化工学院阚玉和教授为第一通讯作者，这是我校首次以通讯作者单位在JACS杂志发表论文，是我校联合培养研究生发表高水平论文的历史性突破，也是我校教师科研水平的重大突破。
太阳能转换成电能的光伏电池是目前解决全球能源和环境挑战的清洁可再生的最有效方式之一。但是，单结太阳能电池的光电转换效率极限（Shockley-Queisser，SQ极限）从根本上限制了光伏电池的发展。单线态裂分（Singlet Fission，SF）是有机半导体材料吸收一个高能光子、产生一个高能级单重态激子并将其转换为双倍的低能级三重态激子过程；双倍的三重态激子随后彼此分离独立存在于光伏器件中，使得器件内光电流增倍，从而克服单结太阳能电池的SQ极限。因此，设计发展单线态激子裂分材料的研究成为近年来该领域的热点。然而，目前具有SF能力的有机材料数量仍相当有限。
该研究首次提出利用氢迁移实现稳定的双自由基单线态裂分（SF）开关的设计策略，通过理论计算阐明了基态和激发态的电子密度分布与双自由基特征、激发态能级以及跃迁本质的内在联系，总结并验证了氢迁移策略诱导双自由基SF开关的经验规律，热力学计算预测了各体系的氢迁移异构化反应温度并证实温控技术控制氢互变异构开关的可行性。该项研究不仅提出一种设计SF分子的新策略，为发展新的太阳能电池材料体系提供了重要指导原则和理论依据，也为新型有机电子材料设计开发提供了新的思路。
《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society，简称JACS）由美国化学协会创办于1879年，至今已经有141年历史，是美国化学会的旗舰刊物，国际化学与材料学科领域最具权威和最有影响力的期刊之一，在业界有极高的声誉。JACS的创刊宗旨是通过发表化学领域最好的论文，来追踪化学领域的最新前沿，包括重要问题的应用性方法论，新的合成方法，新理论和重要结构和反应的新进展。JACS为中科院化学大类一区TOP和JCR一区期刊，2019年影响因子为14.612。
阚玉和教授长期从事有机光电材料的理论计算研究，围绕单线态裂分材料分子设计研究方向，联合培养的研究生李晴在我校学习期间共发表SCI论文三篇，另外两篇发表在ChemPhotoChem 2019, 3 (8), 652-659（http://doi.org/10.1002/cptc.201900046）和Org. Electron. 2020, 84, 105795（https://doi.org/10.1016/j.orgel.2020.105795）。
化学化工学院十分重视研究生联合培养工作，投入大量人力、物力和财力搭建高水平科研平台，并与国内外高校和科研院所开展广泛的交流合作，为联合培养硕士研究生创新能力的提升奠定了坚实的基础。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.0c02778