Vanwege de hoge mobiliteit van gaten zijn pentaceen en zijn derivaten de representatieve organische halfgeleider en het onderwerp van veel onderzoek, zowel fundamenteel als toegepast. In het bijzonder wordt verwacht dat ze worden toegepast op halfgeleiderinrichtingen, zoals veldeffecttransistoren. Bovendien hebben organische halfgeleiders het voordeel dat ze goedkoop te produceren zijn door middel van inkjetprinten, en ze hebben een lage milieu-impact omdat ze geen metalen gebruiken. De ruggengraat van organische halfgeleiders, zoals pentaceen, reageert echter gemakkelijk met zuurstofmoleculen onder zichtbaar licht, waardoor nuttige eigenschappen verloren gaan.

Een onderzoeksgroep onder leiding van professor Yoshio Teki van de Graduate School of Engineering, Osaka Metropolitan University, heeft een fotostabiliteit bereikt die meer dan 100 keer hoger is dan die van TIPS-pentaceen, een beroemd commercieel verkrijgbaar pentaceenderivaat, door de vlakheid van het molecuul te vergroten en versterking van de conjugatie van π-elektronen tussen een radicaalsubstituent en pentaceengroep.

Tegelijkertijd werden, om het mechanisme van de opmerkelijke fotostabiliteit op te helderen, ultrasnelle transiënte absorptiemetingen uitgevoerd met behulp van een femtoseconde gepulseerde laser om de eigenaardige dynamiek van de aangeslagen toestand van dit systeem te verduidelijken. Door zich te concentreren op de pentaceengroep van het systeem, ontdekten ze dat intersysteemkruising ultrasnel plaatsvindt (10 ^-13 seconden), wat nog nooit eerder is bereikt in puur organische materialen die geen zware atomen bevatten. Bovendien werd waargenomen dat de daaropvolgende ultrasnelle deactivering naar de grondtoestand plaatsvond binnen een tijd van ongeveer 10 ^-10 seconden.

"Uitstekende fotostabiliteit werd bereikt door een radicale substituent toe te voegen die de vlakheid van de moleculen verbetert en de conjugatie van π-elektronen versterkt", aldus professor Teki. "In de toekomst willen we de prestaties van veldeffecttransistoren verifiëren en ze toepassen als organische halfgeleiders."

De studie verschijnt in Physical Chemistry Chemical Physics . + Verder verkennen

Moleculaire tweak verbetert de prestaties van organische halfgeleiders voor flexibele elektronische apparaten