Возможное будущее портативной электроники

Исследователи синтезируют новое вещество, которое потенциально может быть адаптировано для формирования полупроводника с широким применением в электронике.

Полупроводники могут быть изготовлены из органических (на основе углерода) или неорганических материалов. Последние тенденции в исследованиях показывают, что ученые предпочитают разрабатывать больше органических полупроводников, поскольку они имеют некоторые явные преимущества перед неорганическими полупроводниками. Теперь ученые под руководством профессора Макото Тадокоро (Makoto Tadokoro) из Токийского университета науки сообщают о синтезе нового органического вещества с потенциальным применением в качестве полупроводника n-типа. Это исследование опубликовано в журнале «Органическая и биомолекулярная химия». По словам проф. Макото Тадокоро, «органические полупроводниковые приборы, в отличие от жестких неорганических полупроводниковых приборов, очень мягкие и полезны для создания клейких носимых устройств, которые легко помещаются на человеке». Однако, несмотря на преимущества органических полупроводников, очень мало известных стабильных молекул, которые обладают физическими свойствами полупроводников n-типа, по сравнению с неорганическими полупроводниками n-типа.

N-гетерогептаценхинон является хорошо известным потенциальным кандидатом для полупроводниковых материалов n-типа. Однако у него есть некоторые недостатки: он нестабилен на воздухе и в УФ-диапазоне и нерастворим в органических растворителях. Эти недостатки препятствуют практическому применению этого вещества в качестве полупроводника.

Команда японских ученых, возглавляема д-р Кёске Исода (Kyosuke Isoda, факультет инженерии и дизайна, Университет Кагава), стремилась восполнить этот пробел и определила новое вещество с формулой C6OAHCQ, полученное из N-гетерогептаценхинона, которое преодолевает его недостатки.

Для получения этого вещества N-гетерогептаценхинон подвергали четырехстадийному процессу химических реакций, включающему повторяющиеся орошение, испарение, перекристаллизацию и нагревание. Полученный конечный продукт представляет собой C6OAHCQ, красное твердое вещество. C6OAHCQ имеет уникальную кристаллическую околоплоскостную структуру, включающую две тетраазанафталиновых "магистрали" и одну бензохиноновую магистраль. У него восемь электронно-дефицитных имино-N атомов и две карбонильные части.

Чтобы подтвердить его электрохимические свойства, C6OAHCQ был подвергнут серии испытаний, включая спектроскопию поглощения в УФ- области в состоянии раствора, циклическую вольтамперометрию и теоретический расчет электростатического потенциала. Его также сравнивали с аналогом тетраазапентаценехинона.

Эти тесты выявили некоторые уникальные свойства C6OAHCQ. Электронно-дефицитные атомы имино-N и две карбонильные группы в C6OAHCQ обеспечивают его электронно-акцепторное поведение. Фактически, число электронов, принятых C6OAHCQ, больше, чем у фуллерена C60, что говорит об улучшении проводимости. Циклическая вольтамперометрия показала, что C6OAHCQ демонстрировал обратимые четырехступенчатые четырехэлектронные восстановительные волны, что указывало на то, что C6OAHCQ стабилен и обладает хорошим электростатическим потенциалом; УФ-спектроскопия также показала свою стабильность в УФ-диапазоне. C6OAHCQ также показал электрохромные свойства, которые позволяют его потенциальное применение во многих специализированных областях, таких как разработка интеллектуальных окон, электрохромных зеркал и электрохромных устройств отображения. Было также обнаружено, что C6OAHCQ имеет отличную растворимость в обычных органических растворителях.

Синтез органического C6OAHCQ является новым шагом вперед в исследованиях полупроводников благодаря его свойствам, которые отличают его от существующих органических полупроводников. C6OAHCQ также является революционным шагом в текущем исследовательском сценарии, в котором доминируют неорганические полупроводники. Профессор Тадокоро и его команда заявляют о важности этого нового вещества, говоря, что «его можно использовать для разработки молекулярных устройств с новыми функциональными возможностями. Эти устройства мягкие, в отличие от жестких неорганических полупроводниковых приборов, и могут помочь в создании портативных устройств».