能源和生物传感器双功能有机半导体的计算发现
材料科学
2026-03-05 v1
摘要
具有卓越性能且易于合成的有机半导体的发现仍是材料科学中的关键瓶颈。尽管这些材料在光伏和生物传感器应用方面具有结构模块化、机械柔性和经济可实现的解决方案加工优势，但在在高效能与实际合成之间找到平衡的候选材料 presents significant 挑战。为此，我们 developed a 基于 17,458 个分子的高通量筛选方法，来自 PubChemQC B3LYP/6-31G*//PM6 数据集。我们的策略采用复合指标 PCESAScore = PCE - SAScore，系统平衡来自 Scharber 模型的功率转换效率 (PCE) 预测与合成可及性评分。这一方法成功识别了七个具有双重功能的候选分子，表现出卓越的光伏性能（PCE 最高可达 36.1%）和强大的蛋白质结合亲和力，用于生物传感器应用。值得注意的是，分子 4550 成为最佳候选者，表现出重原子单位的配体效率为 0.340 kcal/mol，且具有 100% 的靶点亲和性。我们的计算框架集成了机器学习、密度泛函理论和分子对接，以弥合理论性能与实验可行性之间的差距。这些发现建立了发现兼容合成的双功能有机半导体的系统方法，这些半导体能够同时解决能源转换和分子识别挑战。
引用
@article{arxiv.2603.03392,
title = {Computational discovery of bifunctional organic semiconductors for energy and biosensing},
author = {Patrick Sorrel Mvoto Kongo and Steve Cabrel Teguia Kouam and Jean-Pierre Tchapet Njafa and Serge Guy Nana Engo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.03392},
year = {2026}
}
备注
Main document 17 pages, 3 figures SI document: 34 pages, 35 figures