As células solares orgânicas têm uma variedade de aplicações no campo da eletrônica, especialmente no desenvolvimento de novos dispositivos eletrônicos, como dispositivos vestíveis. Muitas vezes, essas baterias são compostas de moléculas semicondutoras orgânicas, que são leves e robustos. Assim, Encontrar novas estratégias para o desenvolvimento dessas moléculas semicondutoras tem sido o objetivo de muitos cientistas em todo o mundo. Mas usualmente, a síntese dessas moléculas envolve o uso de caros catalisadores de metais raros. Isso não só resulta em um alto custo de fabricação, mas a possibilidade de os catalisadores metálicos serem contaminados torna o processo desafiador.

Para este fim, em um novo estudo publicado em Angewandte Chemie International Edition , um grupo de pesquisa na Universidade de Okayama, incluindo o professor Seiji Suga e o professor associado Koichi Mitsudo, desenvolveu um novo sistema de reação para sintetizar derivados de tienoaceno - os principais blocos de construção na síntese de semicondutores orgânicos. Os cientistas se concentraram na construção de ligações carbono-enxofre (C-S) por meio de eletrólise orgânica, que é uma reação favorável ao meio ambiente. Prof Suga explica, "Nós nos concentramos nas ligações C-S, visto que são abundantes e significativos no campo da ciência farmacêutica e de materiais, como em certos medicamentos antidepressivos e antifúngicos. "

Convencionalmente, As ligações C-S são construídas através de um método chamado "acoplamento cruzado catalisado por metal de transição, "que requer o uso de catalisadores de metais raros. Isso torna a reação cara e, portanto, inviável. Assim, neste estudo, os cientistas se concentraram em uma abordagem diferente, chamado de "formação eletroquímica de ligação carbono-heteroátomo, "que é uma reação ecologicamente correta que requer condições moderadas. Embora várias novas reações de acoplamento eletroquímico carbono-heteroátomo tenham sido relatadas no passado, essas reações nunca haviam sido usadas para sintetizar tienoacenos até agora. Prof Suga diz, "Nos últimos anos, estávamos interessados ​​no desenvolvimento de novos métodos para a síntese de tienoaceno, derivados de aceno que têm um bom histórico em eletroquímica orgânica e são candidatos atraentes para materiais orgânicos úteis. "

Tendo estabelecido a base de seu estudo, os cientistas então se aprofundaram para encontrar novos métodos eletroquímicos para a síntese de tienoaceno. Eles descobriram que a formação da ligação C-S desejada ocorreu suavemente na presença de um íon "brometo", que atua como um poderoso promotor da reação. Usando essa estratégia, os cientistas sintetizaram com sucesso tipos de derivados de tienoaceno chamados de "derivados de tienoaceno expandidos π". Interessantemente, este estudo é o primeiro a relatar a formação de ligações C-S bem-sucedidas para a síntese de derivados de tienoaceno. Prof Suga explica, "Nosso estudo foi o primeiro a relatar uma reação desidrogenativa eletro-oxidativa para produzir ligações C-S para tienoacenos. Descobrimos que o íon brometo, que promove cataliticamente a reação como um mediador de halogênio, é essencial para a reação. "

Este estudo oferece esperança de que, no futuro, moléculas semicondutoras orgânicas podem ser produzidas usando uma técnica econômica, sem a necessidade de usar catalisadores de metal caros. O Prof Suga conclui, "A chave para esta pesquisa está no método de 'síntese eletroquímica, 'que é uma fonte de energia limpa e renovável. "Com essas descobertas, os cientistas da Universidade de Okayama esperam alcançar uma síntese orgânica sustentável com impacto mínimo no meio ambiente. Assim, este estudo também é um passo significativo para alcançar os objetivos de desenvolvimento sustentável da ONU e, portanto, promover um futuro melhor para a humanidade.