Organiska solceller har en mängd olika tillämpningar inom elektronikområdet, speciellt i utvecklingen av nya elektroniska enheter som bärbara enheter. Ofta, dessa batterier är sammansatta av organiska halvledarmolekyler, som är lätta och robusta. Således, Att hitta nya strategier för utvecklingen av dessa halvledarmolekyler har varit målet för många forskare globalt. Men vanligtvis, syntetisering av dessa molekyler involverar användningen av dyra sällsynta metallkatalysatorer. Detta resulterar inte bara i en hög tillverkningskostnad, men möjligheten att metallkatalysatorerna är förorenade gör processen utmanande.

För detta ändamål, i en ny studie publicerad i Angewandte Chemie International Edition , en forskargrupp vid Okayama University, inklusive professor Seiji Suga och docent Koichi Mitsudo, utvecklat ett nytt reaktionssystem för att syntetisera tienoacenderivat - viktiga byggstenar i organisk halvledarsyntes. Forskarna fokuserade på att konstruera kol-svavelbindningar (C-S) genom organisk elektrolys, vilket är en miljövänlig reaktion. Prof Suga förklarar, "Vi fokuserade på C-S obligationer, eftersom de är rikliga och betydelsefulla inom läkemedels- och materialvetenskap, som i vissa antidepressiva och svampdödande läkemedel."

Konventionellt, C-S-bindningar konstrueras via en metod som kallas "transition metal-catalysed cross-coupling, " vilket kräver användning av sällsynta metallkatalysatorer. Detta gör reaktionen dyr och, Således, omöjligt. Således, i den här studien, forskarna fokuserade på ett annat tillvägagångssätt, kallad "bildning av elektrokemisk kol-heteroatombindning, " vilket är en miljövänlig reaktion som kräver milda förhållanden. Även om flera nya elektrokemiska kol-heteroatom-kopplingsreaktioner har rapporterats tidigare, dessa reaktioner hade aldrig använts för att syntetisera tienoacener förrän nu. Prof Suga säger, "Under de senaste åren, vi var intresserade av utvecklingen av nya metoder för tienoacensyntes, acenderivat som har en bra meritlista inom organisk elektrokemi och är attraktiva kandidater för användbara organiska material."

Efter att ha fastställt grunden för sin studie, forskarna grävde sedan djupare för att hitta nya elektrokemiska metoder för tienoacensyntes. De fann att den önskade C-S-bindningsbildningen skedde smidigt i närvaro av en "bromid"-jon, som fungerar som en kraftfull promotor för reaktionen. Genom att använda denna strategi, forskarna syntetiserade framgångsrikt typer av tienoacenderivat som kallas de "π-expanderade tienoacenderivaten." Intressant, denna studie är den första som rapporterar framgångsrik C-S-bindningsbildning för syntesen av tienoacenderivat. Prof Suga förklarar, "Vår studie var den första som rapporterade en elektrooxidativ dehydrogenativ reaktion för att producera C-S-bindningar för tienoacener. Vi fann att bromidjon, som katalytiskt främjar reaktionen som en halogenmediator, är avgörande för reaktionen."

Denna studie ger hopp om att, i framtiden, organiska halvledarmolekyler kan framställas med en kostnadseffektiv teknik, utan att behöva använda dyra metallkatalysatorer. Prof Suga avslutar, "Nyckeln till denna forskning ligger i metoden för 'elektrokemisk syntes, ' som är en ren och förnybar energikälla." Genom dessa fynd, forskarna vid Okayama University hoppas kunna uppnå hållbar organisk syntes med minimal påverkan på miljön. Således, denna studie är också ett viktigt steg mot att uppnå FN:s mål för hållbar utveckling och därmed främja en bättre framtid för mänskligheten.