执行摘要

化学家、物理学家和其他科学家工程师合成和手工打造了丰富的新型有机材料，这将改变社会与技术的关系。这些新材料创造了新的属性，与硅的属性是不一样的，到目前为止，这些新的属性以难以想象的方式扩大着电子的世界。《有机电子创造更美好的明天：创新性，便捷性，持续性》检视了现在有机电子在哪些领域和化学家们设想该领域前进的方向在哪，以及为了实现这一愿景，必须要克服科学和工程的挑战是什么？

目前，消费者正在使用有机电子器件，如有机发光二极管（OLED）显示器内置的智能手机，但是消费者往往不知道手中电子技术的有机性质是什么。基于OLED的智能手机三星Galaxy系列占据全球智能手机市场的主要份额。

有机电子潜在的未来应用是巨大的，无限的。有机材料正在被研究和开发构建具有灵活性、伸缩性和柔软性（“软电子”）设备的潜力，这些潜力是硅或其他任何无机材料无法实现的-即电子设备材料可弯曲，扭曲，并和任何表面曲线相符合。设想智能手机可像一张地图一样折叠。用有机材料制成的设备也有与生物系统相互作用的潜能，这是无机材料不可能实现的。设想触觉灵敏的人造皮肤近似真实的皮肤，可以用来治疗烧伤或功能添加到假肢上。有机电子产品的潜在应用涵盖广泛的领域，包括医学和生物医学研究、环境健康、信息和通信、以及国家安全。

因为基于有机电子设备，可实现更低的成本和更高的吞吐量制造。与现在的以硅为基础的设备相比，有机电子也承诺在世界资源有限或者基础设施匮乏的地区扩大电子技术的使用。目前，有机太阳能电池被安装在非洲村庄的屋顶上，但是缺乏上网电价标准，无法为农村人口提供一个更安全，更便宜的可替代煤油的资源。

有机材料不仅承诺可提供更具创新性和更便捷的电子技术，同时也承诺制造更可持续的电子技术。有机电子的更可持续性潜力可跨越电子业的整个生命周期，以可合成材料而不是从地球上开采的材料为起始，最终以潜在的可生物降解或可回收设备结束生命周期。有机电子不只是设备本身比以硅为基础的电子产品更环保，而且他们的生产也会比以硅为基础的电子产品更环保。

今天，有机电子研究和发展的主要焦点是三种主要类型的现存应用程序：显示和照明器、晶体管、以及太阳能电池。对未来的憧憬，是要超越这些已有的应用和开拓新的电子应用领域。我们的目的不是用有机电子产品或任何特定类型的有机电子产品，取代以硅为基础的电子产品。事实上，有机分子和材料通常与硅材料组合使用。相反，对未来的憧憬，一个是广阔的电子蓝图；一个是充满了新材料的电子市场，使电子产品功能更强大，便捷，和具有可持续性。

2012年CS3与会者阐明了三个有机电子的未来愿景：

1. 有机电子器件将完成以硅为基础的电子产品不能完成的事情，扩大电子产品的功能性和便捷性。
2. 有机电子器件将更加节能，或者比今天的电子产品更加“生态友好”，为一个更可持续发展的电子世界做出贡献。
3. 有机电子设备将使用更多的资源友好和高效节能的工艺制造方式，进一步为可持续发展的电子世界做贡献。

实现这些愿景，首要的挑战是创建工业级规模的高产量和一致性的电子结构。不管材料或应用程序的差异，这是真实需要解决的问题。虽然电子行业与一些有机电子结构已经取得了巨大的成功，如那些被用来构建​​基于OLED的智能手机。大多数有机电子结构正在非常小规模的合成，同时存在许多材料形成的不可重复性这一重要问题。直到实现大规模的工业级生产，有机电子产品的未来愿景才可实现，可维持公正。

CS3与会者确定了四个主要的科学和技术研究挑战，必须加以解决，以实现高产量和一致性：

1、提高可控性自组装。化学家需要更好地控制有机电子的分子自组装成有序结构分子的过程，以确保正在组装的结构是可重复的。改进的可控自组装技术，需要科学家更好地理解有机材料的电子性质，特别是当这些材料与其它材料相接触时（即它们的界面行为）。只有获得足够多的知识，研究人员才能够预测，当有机电子材料集成为设备时实际是如何进行的，只有了解这些预测，工程师才能够开发出工业规模的合成过程。

2、开发更好的分析工具。当有机材料组装和集成到电子结构和设备时，需要更好的分析工具来检测和测量这些材料的结构和化学组成方面发生了什么变化，最好在每一步组装和集成的过程中均可检测。这些工具要求是非破坏性的、非侵入性，和高效的。

3、提高三维（3D）处理技术。许多有机电子结构可以通过使用现有的印刷技术被组装在软质基板上。然而，实现与二维（2D）印刷技术相同精度的三维有机电子结构的制造仍然是有机电子器件高通量制造中的一个重大的挑战。

4、增加有机电子器件的功能。如果化学家更好地控制有机原料的合成，他们和他们的工程合作者将能够建立具有多种功能的日益精密的光电[1]和其他设备。然而，为了充分实现有机化学的多功能性，化学家需要拓宽自己的研究重点，不要局限于电荷载流子的研究（即电子和空穴），并更好地理解光、磁、热及其他属性。

化学家们一直致力于有机电子关键驱动因素的研究，将继续在扩大有机电子领域担当重要角色，同时其他科学和工程的研究也是同样重要的。化学家、物理学家、材料科学家和其他科学家工程师必须结合自己的专业知识，携手共进，以实现有机电子的全部潜力。多学科研究和培训方案就是汇集不同知识领域的科学家和工程师，以及来自不同界别的人们（如学术界，产业界，政府），促进合作研究，这将是完成这些科学和技术挑战所需要的。