Udvikling af en ny metode til bor-doping af todimensionale kulstofmaterialer

Kyoto-universitetets forskere har udviklet en ny metode til bor-doping af todimensionale kulstofmaterialer, hvilket forventes at være en lovende tilgang til udvikling af højeffektive elektrontransporterende materialer til organisk elektronik.

Et afgørende spørgsmål inden for organisk elektronik er udviklingen af ​​effektive elektrontransporterende materialer. Den seneste udvikling af hultransporterende materialer inden for organiske solceller har resulteret i en forbedring af lys-til-elektricitet konverteringseffektiviteten til 10 %, selvom de elektrontransporterende materialer næsten har været begrænset til fullerenderivater. Udviklingen af ​​nye elektrontransporterende materialer er derfor et nøgletrin for udviklingen af ​​organiske fotovoltaiske materialer med væsentligt øget lys-til-elektricitet konverteringseffektivitet. En lovende molekylær designtilgang til nye elektrontransporterende materialer er inkorporeringen af ​​boratomer (bor-doping) i todimensionelle kulstofnetværk (fig. 1). Imidlertid, for med succes at implementere konceptet "boron-doping" i udviklingen af ​​disse materialer, det afgørende problem med at stabilisere de resulterende borholdige organiske forbindelser skal overvindes.

Forskergruppen foreslog et nyt koncept for kinetisk stabilisering af borholdige materialer baseret på "strukturelle begrænsninger" (Fig.2). De har udviklet en effektiv syntetisk metode til syntese af modelforbindelser og viste, at en række tilsvarende borholdige kulstofmaterialer afslørede høje elektronacceptable evner samt høj stabilitet over for luft og varme. Disse resultater viser et nyt paradigme for den kinetiske stabilisering af borholdige todimensionelle polycykliske carbonskeletter i fravær af voluminøse arylgrupper. Disse resultater skulle desuden muliggøre udviklingen af ​​en ny klasse af fascinerende 2D kulstofmaterialer med bor som nøgleelementet. Anvendelsen af ​​denne metode til bor-indlejret grafen, polycykliske kulstofmaterialer med lav molekylvægt, samt fullerener og kulstof nanorør ville føre til udviklingen af ​​fremragende elektrontransporterende materialer, der kan realisere højere lys-til-elektricitet konverteringseffektiviteter i organiske solceller.