Kyoto-universitetets forskare har utvecklat en ny metod för bor-dopning av tvådimensionella kolmaterial, vilket förväntas vara ett lovande tillvägagångssätt för utvecklingen av högeffektiva elektrontransporterande material för organisk elektronik.
En avgörande fråga inom organisk elektronik är utvecklingen av effektiva elektrontransporterande material. Den senaste utvecklingen av håltransporterande material inom organisk fotovoltaik har resulterat i en förbättring av ljus-till-el-omvandlingseffektiviteten till 10%, även om elektrontransporterande material har begränsats nästan till fullerenderivat. Utvecklingen av nya elektrontransporterande material är därför ett viktigt steg för utvecklingen av organiska solcellsmaterial med avsevärt ökad ljus-till-el-konverteringseffektivitet. En lovande metod för molekylär design för nya elektrontransporterande material är införlivandet av boratomer (bor-dopning) i tvådimensionella kolnätverk (figur 1). Dock, för att framgångsrikt implementera begreppet "bor-dopning" i utvecklingen av dessa material, det avgörande problemet med att stabilisera de resulterande borhaltiga organiska föreningarna måste övervinnas.
Forskargruppen föreslog ett nytt koncept för kinetisk stabilisering av borinnehållande material baserat på "strukturell begränsning" (figur 2). De har utvecklat en effektiv syntetisk metod för syntes av modellföreningar och visade att en serie motsvarande borhaltiga kolmaterial avslöjade höga elektronacceptabla förmågor samt hög stabilitet mot luft och värme. Dessa resultat visar ett nytt paradigm för den kinetiska stabiliseringen av borinnehållande tvådimensionella kolpolycykliska kolskelett i frånvaro av skrymmande arylgrupper. Dessa resultat bör vidare möjliggöra utveckling av en ny klass av fascinerande 2D -kolmaterial med bor som nyckelelement. Tillämpningen av denna metod på borinbäddad grafen, lågmolekylära polycykliska kolmaterial, såväl som fullerener och kolnanorör skulle leda till utveckling av utmärkta elektrontransporterande material som kan realisera högre ljus-till-elektricitetskonverteringseffektivitet i organiska solceller.
