将杂原子引入π共轭骨架被认为是调节半导体材料稳定性、分子堆积和迁移率的重要手段。含氧族元素五元杂环如呋喃、噻吩和硒吩稠合的并苯骨架已被证明是高性能p型半导体材料。不同杂原子(O、S和Se)对五元杂环稠合的并苯骨架的晶体堆积和电荷传输特性的影响也已被系统研究。然而，含氧族元素的六元杂环稠合的并苯骨架受到的关注较少。

近日，四川大学兰静波教授、张程研究员和游劲松教授团队通过三氯化铑催化α-萘甲硫(硒)醚Peri-位选择性C–H/C–H氧化偶联及硫(硒)醚参与的分子内环化反应，快速构筑了氧族元素掺杂的蒽嵌蒽骨架。此外，利用过氧酸对硫原子进行选择性氧化，还首次实现了从硫杂蒽嵌蒽到亚砜和砜杂蒽嵌蒽的快速转化。

随后，作者对制得的氧族杂蒽嵌蒽化合物的光物理、电化学及热学性质进行了研究，并获得了它们的单晶结构数据。晶体分析表明：由于原子半径增加，引入O、S和Se虽然会导致蒽嵌蒽骨架间π-π距离逐渐增大，但π-π重叠面积也显著增加。适中的π-π距离、重叠面积和分子间S-S相互作用使硫杂蒽嵌蒽(PTT)具有优异的二维电荷传输特性。

有机场效应晶体管(OFET)器件性能研究表明，氧族元素掺杂的蒽嵌蒽化合物均为p型半导体材料，最大迁移率达到1.1 cm² V^-1 s^-1。将硫杂蒽嵌蒽骨架中的硫原子氧化为砜之后，得到的砜杂蒽嵌蒽(PTT-O4)化合物则是n型半导体材料，迁移率为0.022 cm² V^-1 s^-1。

这项工作不仅表明了氧族元素掺杂的蒽嵌蒽骨架应用于有机场效应晶体管的潜在可能性，同时也体现了C–H活化作为一种分子工程策略在发展有机半导体材料方面的巨大优越性。