Kürzlich gelang einer Forschergruppe unter der Leitung von Professor Young S. Park von der Fakultät für Chemie des Ulsan Institute of Science and Technology (UNIST), Südkorea, ein großer Durchbruch auf dem Gebiet der organischen Halbleiter. Sie synthetisierten und charakterisierten erfolgreich ein neues Molekül namens „BNBN-Anthracen“ und eröffneten damit neue Möglichkeiten für die Entwicklung fortschrittlicher elektronischer Geräte.
Es ist wichtig zu beachten, dass organische Halbleiter eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung der Bewegung und der optischen Eigenschaften von Elektronen in kohlenstoffzentrierten organischen elektronischen Geräten spielen.
Berichten zufolge konzentriert sich die Forschung des Teams auf die Verbesserung der chemischen Vielfalt dieser Halbleiter durch den Ersatz von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen (C-C) durch isoelektronische Bor-Stickstoff-Bindungen (B-N). Diese Substitution ermöglicht eine präzise Modulation elektronischer Eigenschaften ohne wesentliche strukturelle Änderungen.
Konkret führten die Forscher mehrere Hauptgruppenheteroatome in die Zickzackkanten des Anthracen-Gerüsts ein, um BOBN-Anthracen und BNBN-Anthracen-Derivate zu synthetisieren. BNBN-Anthracen enthält eine kontinuierliche BNBN-Einheit, die an einer gezackten Kante von einer BOBN-Einheit umgewandelt wird.
Die Forscher wiesen darauf hin, dass BNBN-Anthracen im Vergleich zu herkömmlichen Anthracen-Derivaten, die nur aus Kohlenstoff bestehen, offensichtliche Veränderungen in der C-C-Bindungslänge aufweist und eine größere Molekülorbitalenergielücke aufweist, was ein enormes Anwendungspotenzial im Bereich organischer Halbleiter bietet.
Die neuesten Forschungsergebnisse wurden kürzlich in der Zeitschrift Angewandte Chemie International Edition veröffentlicht.
Den Forschern zufolge weist BNBN-Anthracen bei Verwendung als blauer Wirt in organischen Leuchtdioden (OLEDs) eine extrem niedrige Betriebsspannung von 3,1 V sowie eine höhere Effizienz in Bezug auf Stromausnutzung, Energieeffizienz und Lumineszenz auf.
Das Forschungsteam verwendete außerdem ein Röntgendiffraktometer, um die Kristallstruktur von BNBN-Anthracen-Derivaten zu untersuchen und damit die Eigenschaften von BNBN-Anthracen-Derivaten weiter zu bestätigen. Die Analyse ergab strukturelle Veränderungen, die aus der Bindung zwischen Bor und Stickstoff (BN) resultieren, wie z. B. Bindungslängen und Bindungswinkel.
„Die durch diese Studie synthetisierten kontinuierlichen BN-Bindungen haben ein großes Anwendungspotenzial in organischen Halbleitern. Die Synthese und Charakterisierung kontinuierlicher Bor-Stickstoff-Bindungsverbindungen trägt zur Grundlagenforschung in der Chemie bei. Sie stellt ein wertvolles Werkzeug für die Synthese neuer Verbindungen und die Kontrolle ihrer elektronischen Eigenschaften dar“, sagten sie.