Ny miljøvenlig elektrokemisk reaktion kan syntetisere nyttige halvledermaterialer

Organiske solceller har en række anvendelser inden for elektronik, især i udviklingen af ​​nye elektroniske enheder som bærbare enheder. Tit, disse batterier er sammensat af organiske halvledermolekyler, som er lette og robuste. Dermed, at finde nye strategier for udviklingen af ​​disse halvledermolekyler har været målet for mange forskere globalt. Men normalt, syntetisering af disse molekyler indebærer anvendelse af dyre sjældne metalkatalysatorer. Dette resulterer ikke kun i en høj fremstillingsomkostning, men muligheden for at metalkatalysatorerne bliver kontamineret gør processen udfordrende.

Til denne ende, i en ny undersøgelse offentliggjort i Angewandte Chemie International Edition , en forskergruppe ved Okayama University, herunder professor Seiji Suga og lektor Koichi Mitsudo, udviklet et nyt reaktionssystem til syntetisering af thienoacenderivater - centrale byggesten i organisk halvleder -syntese. Forskerne fokuserede på at konstruere kulstof-svovl (CS) bindinger gennem organisk elektrolyse, hvilket er en miljøvenlig reaktion. Prof Suga forklarer, "Vi fokuserede på CS-obligationer, da de er rigelige og betydningsfulde inden for medicin og materialevidenskab, såsom i visse antidepressiva og svampedræbende medicin. "

Konventionelt, C-S-bindinger konstrueres ved hjælp af en metode kaldet "overgangsmetal-katalyseret krydskobling, "som kræver brug af sjældne metalkatalysatorer. Dette gør reaktionen dyr og dermed, umulig. Dermed, i dette studie, forskerne fokuserede på en anden tilgang, kaldet "elektrokemisk carbon-heteroatom bindingsdannelse, "som er en miljøvenlig reaktion, der kræver milde forhold. Selvom der tidligere er blevet rapporteret om flere nye elektrokemiske carbon-heteroatom-koblingsreaktioner, disse reaktioner havde aldrig været brugt til at syntetisere thienoacener indtil nu. Prof Suga siger, "I løbet af de sidste år har vi var interesserede i udviklingen af ​​nye metoder til thienoacensyntese, acenderivater, der har en god track record inden for organisk elektrokemi og er attraktive kandidater til nyttige organiske materialer. "

Efter at have fastlagt grundlaget for deres undersøgelse, forskerne gravede derefter dybere for at finde nye elektrokemiske metoder til thienoacensyntese. De fandt ud af, at den ønskede C-S-bindingsdannelse skete problemfrit i nærvær af en "bromid" -ion, som fungerer som en kraftfuld promotor for reaktionen. Ved hjælp af denne strategi, forskerne har med succes syntetiseret typer af thienoacenderivater kaldet "π-udvidede thienoacenderivater." Interessant nok, denne undersøgelse er den første til at rapportere en vellykket C-S-bindingsdannelse til syntese af thienoacenderivater. Prof Suga forklarer, "Vores undersøgelse var den første til at rapportere en elektro-oxidativ dehydrogenativ reaktion for at producere C-S-bindinger for thienoacener. Vi fandt ud af, at bromidion, som katalytisk fremmer reaktionen som en halogenmediator, er afgørende for reaktionen. "

Denne undersøgelse giver håb om, at i fremtiden, organiske halvledermolekyler kan fremstilles ved hjælp af en omkostningseffektiv teknik, uden at skulle bruge dyre metalkatalysatorer. Prof Suga slutter, "Nøglen til denne forskning ligger i metoden til 'elektrokemisk syntese, 'som er en ren og vedvarende energikilde. "Gennem disse fund, forskerne ved Okayama University håber at opnå bæredygtig organisk syntese med minimal indvirkning på miljøet. Dermed, denne undersøgelse er også et vigtigt skridt i retning af at nå FN's mål for bæredygtig udvikling og dermed fremme en bedre fremtid for menneskeheden.