Científicos sintetizan un nuevo semiconductor orgánico fotoestable
Desarrollo exitoso de un derivado del pentaceno que tiene 100 veces más durabilidad a la luz que los productos convencionales
Debido a su alta movilidad de los agujeros, el pentaceno y sus derivados han sido los semiconductores orgánicos representativos 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 poco costosos de producir mediante impresión de tinta y de tener un bajo impacto ambiental al no utilizar 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 sus propiedades útiles.
La inestabilidad lumínica es uno de los principales factores que impiden la aplicación de los semiconductores orgánicos. Investigadores de la Universidad Metropolitana de Osaka demostraron que el cruce ultrarrápido del intersistema de la fracción de pentaceno en los enlaces radicales de pentaceno hizo que el semiconductor orgánico fuera mucho más fotoestable. Se trata del cruce intersistémico mejorado más rápido (10-13 segundos) demostrado en un material puramente orgánico sin átomos pesados.
Yoshio Teki
Un grupo de investigación dirigido por el profesor Yoshio Teki, de la Escuela de Postgrado de Ingeniería de la Universidad Metropolitana de Osaka, ha conseguido una fotoestabilidad más de 100 veces superior a la del TIPS-pentaceno, un famoso derivado del pentaceno disponible en el mercado, aumentando la planitud de la molécula y reforzando la conjugación de electrones π entre un sustituyente radical y la fracción de pentaceno. Al mismo tiempo, para dilucidar el mecanismo de la notable fotoestabilidad, se realizaron mediciones de absorción transitoria ultrarrápida utilizando un láser pulsado de femtosegundos para aclarar la peculiar dinámica del estado excitado de este sistema. Centrándose en la fracción de pentaceno del sistema, descubrieron que el cruce entre sistemas se produce a una velocidad ultrarrápida (10-13 segundos), algo que nunca se había conseguido en materiales puramente orgánicos que no contienen átomos pesados. Además, se observó que la subsiguiente desactivación ultrarrápida al estado básico se produce en un tiempo de unos 10-10 segundos.
"Se consiguió una excelente fotoestabilidad añadiendo un sustituyente radical que mejora la planaridad de las moléculas y refuerza la conjugación de los electrones π", declaró el profesor Teki. "En el futuro, nos gustaría verificar el rendimiento de los transistores de efecto de campo y aplicarlos como semiconductores orgánicos".
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