Een team van onderzoekers onder leiding van professor Young S. Park van de afdeling scheikunde van UNIST heeft een belangrijke doorbraak bereikt op het gebied van organische halfgeleiders. Hun succesvolle synthese en karakterisering van een nieuw molecuul genaamd "BNBN anthraceen" heeft nieuwe mogelijkheden geopend voor de ontwikkeling van geavanceerde elektronische apparaten.

Het artikel is gepubliceerd in het tijdschrift Angewandte Chemie International Edition .

Organische halfgeleiders spelen een cruciale rol bij het verbeteren van de bewegings- en lichteigenschappen van elektronen in koolstofgecentreerde organische elektronische apparaten. Het onderzoek van het team was gericht op het vergroten van de chemische diversiteit van deze halfgeleiders door koolstof-koolstof (C−C) bindingen te vervangen door iso-elektronische boor-stikstof (B−N) bindingen. Deze vervanging maakt nauwkeurige modulatie van de elektronische eigenschappen mogelijk zonder significante structurele veranderingen.

De onderzoekers hebben met succes het BNBN-antraceenderivaat gesynthetiseerd, dat een continue BNBN-eenheid bevat die wordt gevormd door de BOBN-eenheid aan de zigzagrand om te zetten. Vergeleken met conventionele antraceenderivaten die uitsluitend uit koolstof bestonden, vertoonde het BNBN-antraceen significante variaties in de lengte van de C-C-binding en een grotere energiekloof tussen de hoogste bezette moleculaire orbitaal en de laagste onbezette moleculaire orbitaal.

Naast zijn unieke eigenschappen toonde het BNBN-antraceenderivaat veelbelovend potentieel voor toepassing in organische elektronica. Bij gebruik als blauwe gastheer in een organische lichtemitterende diode (OLED) vertoonde het BOBN-antraceen een opmerkelijk lage stuurspanning van 3,1 V, samen met een hogere efficiëntie in termen van stroomgebruik, energie-efficiëntie en lichtemissie.

Het onderzoeksteam bevestigde de eigenschappen van het BNBN-antraceenderivaat verder door de kristalstructuur ervan te bestuderen met behulp van een röntgendiffractometer. Deze analyse bracht structurele veranderingen aan het licht, zoals de lengte en hoek van de binding, als gevolg van de boor-stikstof (BN)-binding.

"Ons onderzoek naar antraceen, een type aceen dat algemeen wordt erkend als een organische halfgeleider, heeft de basis gelegd voor toekomstige ontwikkelingen op dit gebied", zegt Songhua Jeong (Combined MS/Ph.D. Program of Chemistry, UNIST), de eerste auteur. van deze studie. "De continue BN-binding die door dit onderzoek wordt gesynthetiseerd, biedt een groot potentieel voor toepassingen in organische halfgeleiders."

Professor Park benadrukte het belang van deze doorbraak en zei:"De synthese en karakterisering van verbindingen met continue boor-stikstof (BN) bindingen dragen bij aan fundamenteel onderzoek in de chemie. Het biedt een waardevol hulpmiddel voor het synthetiseren van nieuwe verbindingen en het controleren van hun elektronische eigenschappen."

Meer informatie: Seonghwa Jeong et al., Vergroten van de chemische diversiteit van B2N2-antraceenderivaten door de introductie van continue meervoudige boor-stikstofeenheden, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI:10.1002/anie.202314148

Journaalinformatie: Angewandte Chemie Internationale Editie

Aangeboden door Ulsan Nationaal Instituut voor Wetenschap en Technologie