Halfgeleiders zijn stoffen die een geleidbaarheid hebben tussen die van geleiders en isolatoren. Vanwege hun unieke eigenschappen om stroom alleen in specifieke omstandigheden te geleiden, ze kunnen worden gecontroleerd of aangepast om aan onze behoeften te voldoen. Nergens is de toepassing van halfgeleiders uitgebreider of belangrijker dan in elektrische en elektronische apparaten, zoals diodes, transistoren, zonnepanelen, en geïntegreerde schakelingen.

Halfgeleiders kunnen worden gemaakt van organische (op koolstof gebaseerde) of anorganische materialen. Recente trends in onderzoek tonen aan dat wetenschappers ervoor kiezen om meer organische halfgeleiders te ontwikkelen, omdat ze een aantal duidelijke voordelen hebben ten opzichte van anorganische halfgeleiders. Nutsvoorzieningen, wetenschappers, onder leiding van Prof Makoto Tadokoro van de Tokyo University of Science, rapport over de synthese van een nieuwe organische stof met mogelijke toepassingen als een n-type halfgeleider. Deze studie is gepubliceerd in het tijdschrift Organische en biomoleculaire chemie . Volgens prof Makoto Tadokoro, "organische halfgeleiderapparaten, in tegenstelling tot harde anorganische halfgeleiders, zijn erg zacht en zijn handig voor het maken van zelfklevende draagbare apparaten die gemakkelijk op een persoon passen." ondanks de voordelen van organische halfgeleiders, er zijn zeer weinig bekende stabiele moleculen die de fysieke eigenschappen van n-type halfgeleiders dragen, vergeleken met anorganische n-type halfgeleiders.

N-heteroheptacenequinon is een bekende potentiële kandidaat voor n-type halfgeleidermaterialen. Echter, het heeft enkele nadelen:het is onstabiel in lucht en UV-zichtbaar licht, en het is onoplosbaar in organische oplosmiddelen. Deze nadelen belemmeren de praktische toepassing van deze stof als halfgeleider.

Een team van Japanse wetenschappers, Dr. Kyosuke Isoda (Faculteit Ingenieurswetenschappen en Ontwerpen, Kagawa-universiteit; ex-Tokyo University of Science), Dhr. Mitsuru Matsuzaka (ex-Tokyo University of Science), Dr. Tomoaki Sugaya (Chiba Instituut voor Technologie, ex-Tokyo University of Science), en Prof Tadokoro - gericht op het overbruggen van deze kloof, en identificeerde een nieuwe stof genaamd C ⁶ OAHC, afgeleid van N-heteroheptacenequinon, dat de nadelen van N-heteroheptacenequinon overwint.

Om deze stof te verkrijgen, N-heteroheptacenequinon werd gemaakt om een ​​vierstapsproces van chemische reacties te ondergaan waarbij herhaalde reflux betrokken was, verdamping, herkristallisatie, en verwarming. Het bereikte eindproduct was C ⁶ OAHC, een rode vaste stof. C ⁶ OAHCQ heeft een unieke kristallijne, bijna vlakke structuur met twee tetraazanaftaceen-"ruggengraat" en één benzochinon-ruggengraat. Het heeft acht elektron-deficiënte imino-N-atomen en twee carbonylgroepen.

Om de elektrochemische eigenschappen te bevestigen, C ⁶ OAHCQ is gemaakt om een ​​reeks tests te ondergaan, waaronder een UV-zichtbare absorptiespectroscopie in de oplossingstoestand, cyclische voltammetrie, en theoretische berekening van elektrostatische potentiaal. Het werd ook vergeleken met een analoog van tetraazapentacenequinon.

Deze tests onthulden enkele unieke eigenschappen van C ⁶ OAHC. De elektronendeficiënte imino-N-atomen en twee carbonylgroepen in C ⁶ OAHCQ voorziet het van een elektronen-accepterend gedrag. In feite, het aantal elektronen dat door C . wordt geaccepteerd ⁶ OAHCQ is meer dan dat door fullereen C ⁶⁰ , wat een verbeterde geleidbaarheid suggereert. Cyclische voltammetrie toonde aan dat C ⁶ OAHCQ vertoonde omkeerbare vierstaps, vier-elektronenreductiegolven, die aangaf dat C ⁶ OAHCQ is stabiel en heeft een goed elektrostatisch potentieel; de UV-zichtbare spectroscopie toonde ook zijn stabiliteit in UV-zichtbaar licht. C ⁶ OAHCQ vertoonde ook elektrochrome eigenschappen, die de potentiële toepassing ervan in veel gespecialiseerde gebieden mogelijk maken, zoals de ontwikkeling van slimme ramen, elektrochrome spiegels, en elektrochrome weergaveapparaten. C ⁶ OAHCQ bleek ook een uitstekende oplosbaarheid te hebben in gewone organische oplosmiddelen. Het bleek in het algemeen voordelig te zijn en had verbeterde eigenschappen in vergelijking met het tetraazapentaceenchinon-analogon.

De synthese van organisch C ⁶ OAHCQ is een nieuwe stap voorwaarts in halfgeleideronderzoek, vanwege zijn onderscheidende eigenschappen die het onderscheiden van bestaande organische halfgeleiders. C ⁶ OAHCQ is ook een revolutionaire stap in het huidige onderzoeksscenario dat wordt gedomineerd door anorganische halfgeleiders. Prof Tadokoro en team beweren het belang van deze nieuwe stof, vermelden, "de identificatie van dit organische acceptor-molecuulskelet dat de eigenschap heeft om stabiel elektronen te ontvangen, is erg belangrijk, omdat het kan worden gebruikt om moleculaire apparaten met nieuwe functionaliteit te ontwikkelen. Deze apparaten zijn zacht, in tegenstelling tot harde anorganische halfgeleiders, en kan helpen bij het maken van draagbare apparaten."