Moléculas aromáticas policíclicas curvas que son π-isoelectrónicas al hexabenzocoroneno

Área de la Ciencia:

• Química orgánica es la química orgánica.
• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Química supramolecular de las moléculas.

Sus antecedentes:

• Los hidrocarburos aromáticos policíclicos planos como el hexabenzocoroneno (HBC) son fundamentales en la electrónica orgánica.
• El control de la geometría molecular, particularmente la planaridad del sistema π, es crucial para ajustar las propiedades electrónicas y fotofísicas.
• La introducción de la no-planaridad puede conducir a nuevas arquitecturas y funcionalidades moleculares.

Objetivo del estudio:

• Para sintetizar y caracterizar nuevas moléculas π curvas isoelectrónicas para el hexabenzocoroneno (HBC).
• Investigar el impacto de la no-planaridad, inducida por anillos de siete miembros incrustados o apiñamiento estérico, en la estructura molecular, rigidez y conformación.
• Para explorar las relaciones estructura-propiedad, incluyendo las interacciones π-π y el comportamiento de semiconductores, de estas moléculas curvas.

Principales métodos:

• Síntesis de nuevas moléculas π curvas (1, 2a, b) con grupos alcoxilo en andamios de hexafenilbenceno.
• Caracterización estructural utilizando técnicas espectroscópicas y cristalográficas.
• Investigación de la isomerización térmica, la termodinámica y la cinética de los conformadores.
• Fabricación y caracterización de transistores de película delgada para evaluar el rendimiento de semiconductores.

Principales resultados:

• Síntesis exitosa de una molécula en forma de silla de montar (1) y conformadores retorcidos/antidoblados de los derivados de hexabenzoperileno (2a,b).
• La molécula 1 exhibe rigidez a pesar de una curvatura moderada, mientras que los derivados 2a,b muestran isomerismo conformacional (torcido vs. antifalto).
• El isómero retorcido de 2b funciona como un semiconductor de tipo p, mientras que la molécula 1 es aislante debido a la falta de interacciones π-π.
• La curvatura de la superficie π influye en los niveles de energía orbital molecular fronteriza y las interacciones intermoleculares.

Conclusiones:

• La curvatura molecular tiene un impacto significativo en las interacciones π-π y las propiedades electrónicas en semiconductores orgánicos.
• El diseño de los sistemas π curvos ofrece una estrategia para controlar el empaque molecular y el transporte de carga.
• Comprender la dinámica conformacional y el apilamiento π es esencial para el desarrollo de materiales electrónicos orgánicos de próxima generación.