Semiconductores de polímero de tipo n basados en imida de bitifeno ciano-funcionalizado: síntesis, correlaciones...

Área de la Ciencia:

• Productos electrónicos orgánicos
• Ciencias de los materiales
• Química de los polímeros

Sus antecedentes:

• Los polímeros de tipo n con niveles de energía de órbita molecular desocupada (LUMO) más bajos son cruciales para los transistores orgánicos estables de película delgada (OTFT) y los termoeléctricos orgánicos eficientes (OTE).
• Los derivados de imida de bitioeno (BTI) son unidades aceptoras prometedoras, pero su naturaleza rica en electrones conduce a LUMOs elevados, lo que limita el rendimiento y la estabilidad del dispositivo.
• Se necesitan grupos de retirada de electrones fuertes para reducir los niveles de LUMO en polímeros basados en BTI.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar nuevos polímeros de tipo n con niveles de energía LUMO suprimidos para dispositivos electrónicos orgánicos mejorados.
• Investigar el efecto de la cianofuncionalización en los derivados de BTI para mejorar las propiedades del polímero.
• Sintetizar y caracterizar nuevos bloques de construcción de aceptores y sus polímeros correspondientes.

Principales métodos:

• Síntesis de nuevos bloques de construcción de aceptores de itiofeno imida ciano-funcionalizado (CNI, CNTI, CNDTI).
• Desarrollo de homopolímeros y copolímeros de tipo aceptor-aceptor utilizando estos nuevos componentes.
• Caracterización de las propiedades electrónicas del polímero, incluidos los niveles de LUMO, la estabilidad en OTFT y la eficiencia de dopaje en OTE.

Principales resultados:

• Sintetizó con éxito nuevos bloques de construcción CNI, CNTI y CNDTI con mayor deficiencia de electrones en comparación con BTI.
• Polímeros desarrollados que exhiben niveles de LUMO significativamente suprimidos, que van desde -3,64 hasta -4,11 eV.
• Se logra una alta conductividad eléctrica (hasta 23,3 S cm−1) y un factor de potencia (∼10 μW m−2 K−2) en polímeros molecularmente n-dopados procesados en solución.

Conclusiones:

• La cianofuncionalización de BTI es una estrategia altamente efectiva para el diseño de polímeros de tipo n con LUMOs profundos.
• Los nuevos bloques de construcción CNI, CNTI y CNDTI proporcionan una plataforma versátil para materiales electrónicos orgánicos de alto rendimiento de tipo n.
• Este trabajo demuestra mejoras significativas en la estabilidad OTFT y la eficiencia de dopaje OTE, allanando el camino para la electrónica orgánica avanzada.