化學所在有機半導體材料的可控制備領域取得重要突破，成功通過印刷技術實現了單一取向、大面積、高性能的有機半導體單晶陣列的制備，為下一代高性能有機光電器件的開發奠定了堅實的材料基礎。
有機半導體單晶因其高度有序的分子排列、極低的缺陷密度和優異的載流子傳輸性能，被認為是構建高性能有機場效應晶體管、光電探測器及柔性電子器件的理想材料。如何實現大面積、單一取向、圖案化的有機半導體單晶陣列的高效、低成本制備，一直是該領域面臨的關鍵技術挑戰。傳統的制備方法如物理氣相傳輸等，往往難以精確控制晶體的位置、取向和形貌，限制了其在集成器件中的應用。
針對這一難題，研究團隊創新性地發展了一種基于微接觸印刷的溶液加工策略。該策略的核心在于精確調控前驅體溶液的結晶動力學過程與基底圖案化表面能分布的協同作用。研究人員首先在目標基底上制備出具有特定親疏水圖案的模板，隨后利用微接觸印刷技術，將含有有機半導體分子的溶液精準地轉移到親水區域。通過精細優化溶劑的揮發性、溶液的濃度、環境溫度與濕度等關鍵參數，實現了分子在受限的親水區域內進行高度定向的成核與生長，最終獲得了排列整齊、結晶質量高且分子排列方向高度一致的有機半導體單晶陣列。
該方法的優勢顯著。它實現了對單晶位置、形狀和尺寸的圖案化控制，與現有微納加工工藝兼容。所制備的單晶陣列具有單一的晶體學取向，這意味著陣列中所有晶體的載流子傳輸通道方向一致，這對于構建均一、高性能的器件陣列至關重要。實驗表征表明，以此單晶陣列制備的有機場效應晶體管，展現出了優異的電學性能，包括高的載流子遷移率、低的閾值電壓和良好的開關比，性能均一性也得到大幅提升。
這一進展不僅提供了一種高效、可控制備高性能有機半導體單晶陣列的普適性方法，而且深刻揭示了溶液體系中晶體取向控制的物理化學機制。所制備的材料體系有望直接應用于高分辨率柔性顯示驅動、大面積圖像傳感、智能仿生皮膚以及下一代信息存儲與邏輯運算芯片等前沿光電器件領域。該項研究推動了有機電子學從材料制備到器件集成的跨越，為有機半導體技術的產業化應用提供了新的技術路徑和材料平臺。
