华南师范大学陈旺桥课题组联合中山大学刘佰全课题组和香港城市大学张其春教授首次报道了两种新型杂原子掺杂（O和S）多环芳烃化合物（BTF和BTT）的合成、表征和基本理化性质研究。它们的单重态裂分（Singlet Fission，SF）研究表明，BTT的效率比BTF高两倍，而BTT的三重态生成时间比BTF更慢，表明硫原子的引入对SF过程有显著影响。

SF是一个分子中的激发单重态S₁与另一个相邻分子的基态S0相互作用形成三重态-三重态耦合的中间态（TT），最终转变为两个三重态T₁。因此，可以通过每吸收一个光子产生一个额外的激子来提高太阳能的利用效率。从理论角度看，单重态裂分需满足以下两个基本条件：2E(T₁) ≤ E(S₁)和2E(T₁) ≤ E(T₂)。目前，只有少数几类化合物符合上述标准，它们包括四并苯、五并苯、苝二酰亚胺类材料等，有限的SF材料极大地阻碍了对SF现象的进一步探索。理论研究表明，在四并苯和五并苯的共轭骨架上引入噻吩环将影响它们的激发态能级和与SF相关的原始前沿分子轨道。因此，对于稠合苯并噻吩结构，具有（β，β）连接模式的硫原子掺杂的多并芳烃化合物会增强SF的热力学驱动力，但迄今为止尚未有（β，β）连接噻吩多环芳烃化合物SF研究的报道。基于此，该研究制备了这种分子和异呋喃衍生物并研究了它们的SF性质。

化合物S3与1,4-二苯基-2-丁烯-1,4-二酮通过[4+2]环加成反应生成中间体TM-4C=O。TM-4C=O分别在四氢铝锂和劳森试剂的作用下可以进一步转化为苯并异呋喃衍生物BTF和苯并异噻吩衍生物BTT。理论计算表明，BTF和BTT的S1能级分别为2.03 eV和1.96 eV，T1能级分别为0.72 eV和0.56 eV，ΔESF值分别为–0.59 eV和–0.84 eV，因此，BTF和BTT都是热力学适用的SF材料。

瞬态吸收光谱表明，BTT膜显示出比BTF膜更强的三重态瞬态信号，当通过在450-650 nm的波长范围内积分三重态信号来比较它们的相对效率时，可以发现从BTF膜到BTT膜，单重态裂变效率提高了2倍。尽管BTF和BTT膜的标准化S1动力学几乎相同，但与BTF膜相比，BTT膜中三重态生成的上升时间要慢得多。这些过程可能与扩散控制的分子间相互作用有关，其详细机制仍在进一步研究中。