Polímeros semiconductores, grande, moléculas en forma de cadena hechas de subunidades repetidas, atraen cada vez más la atención de los investigadores debido a sus posibles aplicaciones en dispositivos electrónicos orgánicos. Como la mayoría de los materiales semiconductores, Los polímeros semiconductores se pueden clasificar como tipo p o tipo n según sus propiedades conductoras. Aunque los polímeros semiconductores de tipo p han experimentado mejoras dramáticas gracias a los avances recientes, no se puede decir lo mismo de sus homólogos de tipo n, cuya conducción de electrones (o 'movilidad de electrones') todavía es pobre.

Desafortunadamente, Los polímeros semiconductores de tipo n de alto rendimiento son necesarios para muchas aplicaciones ecológicas, como en los tipos de células solares. Los principales desafíos que frenan el desarrollo de polímeros semiconductores de tipo n son las limitadas estrategias de diseño molecular y los procedimientos de síntesis disponibles. Entre los métodos de síntesis existentes, DArP (que significa "policondensación por arilación directa") ha mostrado resultados prometedores para producir polímeros semiconductores de tipo n de una manera eficiente y respetuosa con el medio ambiente. Sin embargo, hasta ahora, Se requirió que los bloques de construcción (monómeros) utilizados en el método DArP tuvieran un grupo de orientación para producir polímeros de manera confiable, y esto limitó severamente la aplicabilidad de DArP para fabricar polímeros semiconductores de alto rendimiento.

Ahora, un equipo de investigación del Instituto de Tecnología de Tokio dirigido por el profesor Tsuyoshi Michinobu ha encontrado una forma de evitar esto. El grupo produjo dos polímeros semiconductores de tipo n largos (denominados P1 y P2) mediante el método DArP utilizando paladio y cobre como catalizadores. que son materiales o sustancias que se pueden utilizar promueven o inhiben reacciones específicas.

Los dos polímeros eran casi idénticos y contenían dos anillos de tiazol:moléculas orgánicas pentagonales que contienen un átomo de nitrógeno y un átomo de azufre. Sin embargo, la posición del átomo de nitrógeno de los anillos de tiazol era ligeramente diferente entre P1 y P2, cuales, como descubrieron los investigadores, condujo a cambios significativos e inesperados en sus propiedades semiconductoras y estructura. Aunque P1 tenía una estructura más plana y se esperaba que tuviera una mayor movilidad de electrones, P2 se robó el espectáculo. La columna vertebral de este polímero está retorcida y se parece a los eslabones de la cadena alterna. Más importante, los investigadores se sorprendieron al descubrir que la movilidad electrónica de P2 era 40 veces mayor que la de P1, e incluso más alto que el del polímero semiconductor de tipo n de referencia actual. "Nuestros resultados sugieren la posibilidad de que P2 sea el nuevo punto de referencia entre los materiales semiconductores de tipo n para la electrónica orgánica, "dice el profesor Michinobu.

Además, Los dispositivos semiconductores fabricados con P2 también eran notablemente estables, incluso cuando se almacena en el aire durante mucho tiempo, que se sabe que es una debilidad de los polímeros semiconductores de tipo n. Los investigadores creen que las propiedades prometedoras de P2 se deben a su estructura más cristalina (ordenada) en comparación con P1, lo que cambia la noción anterior de que los polímeros semiconductores deben tener una estructura muy plana para tener mejores propiedades semiconductoras. "Nuestro nuevo método DArP abre una puerta para sintetizar varios polímeros semiconductores de tipo n prometedores que no se pueden obtener mediante métodos tradicionales, ", concluye el profesor Michinobu. Este trabajo es otro paso en la dirección hacia un futuro más verde con electrónica orgánica sostenible.