Los cicloarenos incrustados en BN: síntesis de borilación de una olla, propiedades fotoeléctricas y aplicación en...

Área de la Ciencia:

• Química orgánica
• Ciencias de los materiales
• Química supramolecular

Sus antecedentes:

• La incorporación de heteroátomos en cicloarenos modula la geometría molecular y las propiedades optoelectrónicas.
• La limitada disponibilidad de cicloarenos y heterocicloarenos dificulta su desarrollo de aplicaciones.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y sintetizar los primeros cicloarenos dopados con boro y nitrógeno (BN).
• Investigar las propiedades estructurales, electrónicas y fotofísicas de estos nuevos heterocicloarenos.
• Explorar la aplicación de cicloarenos dopados con BN en las células solares de perovskita invertida.

Principales métodos:

• La borilación electrofílica intramolecular de un solo recipiente de macrociclos basados en iminas.
• Síntesis de los heterocicloarenos BN-C1 (planar) y BN-C2 (en forma de cuenco).
• Caracterización experimental (por ejemplo, espectroscopia, cristalografía) y cálculos teóricos (por ejemplo, DFT).
• Fabricación y ensayo de células solares de perovskita invertida que utilizan BN-C2 como capa transportadora de agujeros.

Principales resultados:

• Sintetizó con éxito BN-C1 y BN-C2, los primeros cicloarenos dopados con BN.
• BN-C2 exhibe una mayor solubilidad debido a su conformación en forma de cuenco.
• Los enlaces BN reducen la aromaticidad en unidades específicas pero conservan la aromaticidad general.
• BN-C2 muestra un mayor nivel de energía orbital molecular ocupada que BN-C1.
• BN-C2 demuestra una alineación adecuada del nivel de energía para aplicaciones de celdas solares de perovskita.

Conclusiones:

• Los cicloarenos dopados con BN desarrollados representan una nueva clase de materiales orgánicos funcionales.
• BN-C2 funciona efectivamente como una capa de transporte de agujeros en las células solares de perovskita invertida.
• Logró una eficiencia de conversión de energía del 14,4% en células solares de perovskita utilizando BN-C2, lo que pone de relieve su potencial.