La inestabilidad de la luz es un factor importante que impide la implementación de semiconductores orgánicos. Investigadores de la Universidad Metropolitana de Osaka demostraron que el cruce entre sistemas ultrarrápido del resto de pentaceno en los enlaces radicales de pentaceno hizo que el semiconductor orgánico fuera mucho más fotoestable. Este es el cruce entre sistemas mejorado más rápido (～10^-13 segundos) demostrado en un material puramente orgánico sin átomos pesados. Crédito:Universidad Metropolitana de Osaka
Debido a la alta movilidad de los agujeros, el pentaceno y sus derivados han sido el semiconductor orgánico representativo y han sido objeto de mucha investigación, tanto básica como aplicada. En particular, se espera que se apliquen a dispositivos semiconductores, como los transistores de efecto de campo. Además, los semiconductores orgánicos tienen la ventaja de ser económicos de producir a través de la impresión por inyección de tinta y tienen un bajo impacto ambiental porque no utilizan metales. Sin embargo, la columna vertebral de los semiconductores orgánicos, como el pentaceno, reacciona fácilmente con las moléculas de oxígeno bajo la luz visible, lo que provoca la pérdida de propiedades útiles.
Un grupo de investigación dirigido por el profesor Yoshio Teki de la Escuela de Graduados de Ingeniería de la Universidad Metropolitana de Osaka ha logrado una fotoestabilidad más de 100 veces mayor que la del TIPS-pentaceno, un famoso derivado del pentaceno disponible comercialmente, al aumentar la planaridad de la molécula y fortaleciendo la conjugación de electrones π entre un radical sustituyente y el resto pentaceno.
Al mismo tiempo, para dilucidar el mecanismo de la notable fotoestabilidad, se realizaron mediciones ultrarrápidas de absorción transitoria utilizando un láser pulsado de femtosegundos para aclarar la peculiar dinámica del estado excitado de este sistema. Centrándose en la fracción pentaceno del sistema, descubrieron que el cruce entre sistemas se produce a una velocidad ultrarrápida (10 -13 segundos), que nunca antes se había logrado en materiales puramente orgánicos que no contienen átomos pesados. Además, se observó que la subsiguiente desactivación ultrarrápida al estado fundamental ocurría en un tiempo de aproximadamente 10 -10 segundos.
"Se logró una excelente fotoestabilidad al agregar un sustituyente radical que mejora la planaridad de las moléculas y fortalece la conjugación de los electrones π", afirmó el profesor Teki. "En el futuro, nos gustaría verificar el rendimiento de los transistores de efecto de campo y aplicarlos como semiconductores orgánicos".
El estudio aparece en Physical Chemistry Chemical Physics . El ajuste molecular aumenta el rendimiento de los semiconductores orgánicos para dispositivos electrónicos flexibles
