Cuádruple B←N-Fusionado Dibenzo-azaaceno con alta afinidad electrónica y alta movilidad electrónica

Área de la Ciencia:

• Productos electrónicos orgánicos
• Ciencias de los materiales
• Química del organoboron

Sus antecedentes:

• Los compuestos de organoboron son teóricamente buenos transportadores de electrones, pero los materiales prácticos tienen limitaciones.
• Las moléculas existentes que contienen B a menudo tienen altos niveles de energía del Orbital Molecular Desocupado Más Bajo (LUMO) (> -4.0 eV) y baja movilidad de electrones (< 10−2 cm2/Vs).

Objetivo del estudio:

• Demostrar experimentalmente una alta afinidad y movilidad de electrones en compuestos de organoboron.
• Desarrollar una nueva estrategia de diseño para semiconductores orgánicos de alto rendimiento de tipo n.

Principales métodos:

• Dibenzo-azaaceno (QBNA) sintetizado cuádruplamente con B←N mediante una ciclización de borilación múltiple de una sola vasija.
• Incorporación de múltiples enlaces de coordinación boro-nitrógeno (B←N) en las estructuras de azaceno.
• Caracterizado QBNA utilizando transistores orgánicos de efecto de campo de un solo cristal (OFET).

Principales resultados:

• QBNA exhibe niveles de energía electrónica significativamente desplazados hacia abajo con un LUMO de -4,58 eV, entre los más bajos informados para semiconductores orgánicos de tipo n.
• Los OFET de un solo cristal de QBNA demostraron un comportamiento de tipo n unipolar.
• Se logra una alta movilidad de electrones de hasta 1,60 cm2/Vs con una excelente estabilidad ambiental.

Conclusiones:

• La incorporación de unidades B←N es una estrategia efectiva para mejorar la afinidad y la movilidad de los electrones en los compuestos organoboron.
• QBNA representa una nueva clase de semiconductores orgánicos de tipo n de alto rendimiento.
• Este trabajo abre caminos para el diseño de sistemas avanzados conjugados π basados en la química del organoboron.