Новый органический полупроводник поможет в развитии портативной электроники

Японские исследователи создали новое органическое вещество, способное выступить в роли полупроводника n-типа.

Результаты проекта представлены в Organic and Biomolecular Chemistry, сообщает phys.org. В отличие от неорганических, органические полупроводники мягкие, подходят для создания клеящихся портативных устройств, хорошо держащихся на человеке. Но для их производства известно мало стабильных молекул n-типа.

N- гетерогептаценхинон – известный потенциальный материал для полупроводников n-типа. Но он имеет существенные недостатки – нестабильность на воздухе и под действием ультрафиолета, стойкость к органическим растворителям. Минусы мешают использовать вещество.

Команда японских ученых, Мицуру Мацузака, доктора Кёсукэ Исода и Томоаки Сугая из Университета Кагавы и Технологического института Тибы (ранее, сотрудники Токийского научного университета), обнаружила новое вещество, C⁶OAHCQ. Получаемое из N- гетерогептаценхинона, оно преодолевает барьеры сырья.

Вещество синтезировалось в 4 этапа. Процесс включал повторяющееся флегмирование, испарение, рекристаллизацию и нагрев. Конечный продукт выглядел как красные твердые частицы. C⁶OAHCQ имеет уникальную, почти плоскую кристаллическую структуру с 2 тетразанафтаценовыми и одной бензохиноновой «опорой». Структура состоит из 8 электронодефицитных имино-N атомов и 2 карбонильных фрагментов.

Для подтверждения электрохимических свойств материала ученые провели ряд анализов, включая УФ-видимую абсорбционную спектроскопию в растворенном состоянии, циклическую вольтамперометрию и теоретический расчет электростатического потенциала. C⁶OAHCQ также сравнили с тетраазапентаценхиноновым аналогом.

Тесты показали несколько уникальных характеристик. Компоненты материала обеспечивают ему электроноакцепторное поведение. C⁶OAHCQ принимает больше частиц, чем фуллерен C⁶⁰, который, считается, улучшает проводимость. ЦВА показала, что материал вырабатывает обратимые, четырехэтапные, 4-электронные волны восстановления. Это – признак стабильности и хорошего электростатического потенциала C⁶OAHCQ. Материал также оказался устойчив к УФ-излучению видимого спектра. Обнаруженные электрохромные свойства позволяют использовать продукт в системах, вроде умных окон, зеркал и экранов. C⁶OAHCQ также хорошо растворяется органическими средствами, превосходя по основным характеристикам тетраазапентаценхиноновый аналог.

Авторы уверены, что новый материал поможет в развитии органических полупроводников, создании портативной электроники.