有机混合离子电子导体（OMIEC）材料在化学生物传感器、神经接口器件和神经形态计算等领域有着广泛的应用。基于该类材料构筑的电子器件，已被用于代谢物检测、病毒检测、生物电测量和类脑计算等方面。然而，相较于p型OMIEC材料，n型材料性能落后，稳定性差且响应速度慢，极大地限制了该类材料在互补型电路构筑中的应用。

近日，北京大学的雷霆团队受到了生物系统中阳离子-π相互作用的启发，设计了新型亲水阳离子构筑单元——4a-氮杂萘（4a-Azonia-Naphthalene, AN）来解决上述问题。

生物系统中具有多种分子间相互作用力，例如用作DNA染料的溴化乙锭（EB）可以和核苷酸之间产生强的阳离子-π相互作用。理论计算表明，4a-氮杂萘（AN）是一个有效的缺电子片段，在多种共轭高分子体系中均能显著降低高分子LUMO能级。AN和噻吩吡咯并吡咯二酮片段（TDPP）之间表现出强的阳离子-π相互作用，提高了分子的平面性和骨架堆积的紧密性。他们将AN与TDPP共聚，得到了阳离子共轭高分子PANDA，该类高分子在还原后骨架可变成中性，而传统高分子还原后则带负电荷。

TDPP和AN片段均可以在水中溶解，而PANDA材料不溶于水。核磁结果证明在水中TDPP和AN间会产生强烈的阳离子-π相互作用，出现新的核磁峰和明显的化学位移。

阳离子骨架提高了材料的亲水性和离子电子耦合性能，展现出优异的响应速度和高的性能优值（μC* = 62.3 F⁻¹ cm⁻¹ V⁻¹ s⁻¹）。更重要的是，阳离子骨架被电化学掺杂后恢复中性，带来了器件开关稳定性的显著提升。本研究提出了阳离子共轭片段设计的新思路，证明了该类骨架对于构筑高性能和稳定的n型有机混合离子电子导体的巨大潜力。