Polímeros semicondutores, ampla, moléculas semelhantes a cadeias feitas de subunidades repetidas, estão cada vez mais chamando a atenção dos pesquisadores por causa de suas aplicações potenciais em dispositivos eletrônicos orgânicos. Como a maioria dos materiais semicondutores, os polímeros semicondutores podem ser classificados como tipo p ou tipo n de acordo com suas propriedades condutoras. Embora os polímeros semicondutores do tipo p tenham visto melhorias dramáticas graças aos avanços recentes, o mesmo não pode ser dito sobre suas contrapartes do tipo n, cuja condução de elétrons (ou 'mobilidade de elétrons') ainda é pobre.

Infelizmente, polímeros semicondutores tipo n de alto desempenho são necessários para muitas aplicações verdes, como em tipos de células solares. Os principais desafios que impedem o desenvolvimento de polímeros semicondutores do tipo n são as estratégias limitadas de projeto molecular e os procedimentos de síntese disponíveis. Entre os métodos de síntese existentes, DArP (que significa 'policondensação de arilação direta') mostrou resultados promissores para a produção de polímeros semicondutores do tipo n de uma maneira eficiente e ecologicamente correta. Contudo, até agora, os blocos de construção (monômeros) usados ​​no método DArP foram obrigados a ter um grupo de orientação a fim de produzir polímeros de forma confiável, e isso limitou severamente a aplicabilidade de DArP para fazer polímeros semicondutores de alto desempenho.

Agora, uma equipe de pesquisa do Instituto de Tecnologia de Tóquio liderada pelo Prof. Tsuyoshi Michinobu encontrou uma maneira de contornar isso. O grupo produziu dois polímeros semicondutores longos do tipo n (referidos como P1 e P2) através do método DArP usando paládio e cobre como catalisadores, que são materiais ou substâncias que podem ser usados, promovem ou inibem reações específicas.

Os dois polímeros eram quase idênticos e continham dois anéis tiazólicos - moléculas orgânicas pentagonais que contêm um átomo de nitrogênio e um átomo de enxofre. Contudo, a posição do átomo de nitrogênio dos anéis tiazólicos era ligeiramente diferente entre P1 e P2, que, como os pesquisadores descobriram, levou a mudanças significativas e inesperadas em suas propriedades e estrutura semicondutoras. Embora P1 tivesse uma estrutura mais plana e fosse esperado que tivesse uma maior mobilidade de elétrons, P2 roubou o show. A espinha dorsal desse polímero é torcida e se parece com elos de cadeia alternados. Mais importante, os pesquisadores ficaram surpresos ao descobrir que a mobilidade do elétron de P2 era 40 vezes maior do que a de P1, e ainda mais alto do que o atual polímero semicondutor do tipo n de referência. "Nossos resultados sugerem a possibilidade de P2 ser a nova referência entre materiais semicondutores do tipo n para eletrônica orgânica, "diz o Prof. Michinobu.

Além disso, dispositivos semicondutores feitos com P2 também eram notavelmente estáveis, mesmo quando armazenado no ar por um longo tempo, que é conhecido por ser um ponto fraco dos polímeros semicondutores do tipo n. Os pesquisadores acreditam que as propriedades promissoras de P2 são devido à sua estrutura mais cristalina (ordenada) em comparação com P1, o que muda a noção anterior de que os polímeros semicondutores deveriam ter uma estrutura muito plana para ter melhores propriedades semicondutoras. "Nosso novo método DArP abre uma porta para a síntese de vários polímeros semicondutores do tipo n promissores que não podem ser obtidos por meio de métodos tradicionais, “conclui o Prof. Michinobu. Este trabalho é mais um passo na direção de um futuro mais verde com eletrônicos orgânicos sustentáveis.