Organische zonnecellen hebben uiteenlopende toepassingen op het gebied van elektronica, vooral bij de ontwikkeling van nieuwe elektronische apparaten zoals draagbare apparaten. Vaak, deze batterijen zijn samengesteld uit organische halfgeleidermoleculen, die licht en robuust zijn. Dus, het vinden van nieuwe strategieën voor de ontwikkeling van deze halfgeleidermoleculen is het doel van veel wetenschappers wereldwijd. Maar gewoonlijk, het synthetiseren van deze moleculen omvat het gebruik van dure zeldzame metaalkatalysatoren. Dit resulteert niet alleen in hoge productiekosten, maar de mogelijkheid dat de metaalkatalysatoren verontreinigd zijn, maakt het proces uitdagend.

Hiertoe, in een nieuwe studie gepubliceerd in Internationale editie van Angewandte Chemie , een onderzoeksgroep aan de Okayama University, waaronder professor Seiji Suga en universitair hoofddocent Koichi Mitsudo, ontwikkelde een nieuw reactiesysteem om thienoaceenderivaten te synthetiseren - belangrijke bouwstenen in de synthese van organische halfgeleiders. De wetenschappers concentreerden zich op het construeren van koolstof-zwavel (C-S) bindingen door organische elektrolyse, wat een milieuvriendelijke reactie is. Prof Suga legt uit, "We hebben ons gericht op C-S-obligaties, omdat ze overvloedig en belangrijk zijn op het gebied van farmaceutische producten en materiaalwetenschap, zoals in bepaalde antidepressiva en antischimmelmedicijnen."

conventioneel, C-S-bindingen worden geconstrueerd via een methode genaamd "transitiemetaal-gekatalyseerde kruiskoppeling, " wat het gebruik van zeldzame metaalkatalysatoren vereist. Dit maakt de reactie duur en, dus, onhaalbaar. Dus, in dit onderzoek, de wetenschappers richtten zich op een andere benadering, genaamd "elektrochemische vorming van koolstof-heteroatoombindingen, " wat een milieuvriendelijke reactie is die milde omstandigheden vereist. Hoewel er in het verleden verschillende nieuwe elektrochemische koolstof-heteroatoomkoppelingsreacties zijn gemeld, deze reacties waren tot nu toe nooit gebruikt om thienoacenen te synthetiseren. Prof Suga zegt, "De afgelopen jaren hebben we waren geïnteresseerd in de ontwikkeling van nieuwe methoden voor de synthese van thienoaceen, aceenderivaten die een goede staat van dienst hebben in de organische elektrochemie en aantrekkelijke kandidaten zijn voor bruikbare organische materialen."

Nadat ze de basis van hun studie hadden gelegd, de wetenschappers groeven vervolgens dieper om nieuwe elektrochemische methoden voor de synthese van thienoaceen te vinden. Ze ontdekten dat de gewenste vorming van C-S-bindingen soepel plaatsvond in de aanwezigheid van een "bromide" -ion, die fungeert als een krachtige promotor van de reactie. Met behulp van deze strategie, de wetenschappers hebben met succes soorten thienoaceenderivaten gesynthetiseerd die de "π-geëxpandeerde thienoaceenderivaten" worden genoemd. interessant, deze studie is de eerste die succesvolle vorming van C-S-bindingen rapporteert voor de synthese van thienoaceenderivaten. Prof Suga legt uit, "Onze studie was de eerste die een elektro-oxidatieve dehydrogenatieve reactie rapporteerde om C-S-bindingen voor thienoacenen te produceren. We ontdekten dat bromide-ion, die katalytisch de reactie bevordert als een halogeenmediator, is essentieel voor de reactie."

Deze studie biedt hoop dat, in de toekomst, organische halfgeleidermoleculen kunnen worden geproduceerd met behulp van een kostenefficiënte techniek, zonder de noodzaak om dure metaalkatalysatoren te gebruiken. Prof Suga concludeert, "De sleutel tot dit onderzoek ligt in de methode van 'elektrochemische synthese, ' wat een schone en hernieuwbare energiebron is." Door deze bevindingen, de wetenschappers van Okayama University hopen te komen tot duurzame organische synthese met een minimale impact op het milieu. Dus, deze studie is ook een belangrijke stap in de richting van het bereiken van de duurzame ontwikkelingsdoelen van de VN en daarmee het bevorderen van een betere toekomst voor de mensheid.