O derivado do pentaceno tem 100 vezes mais durabilidade à luz do que os produtos convencionais

A instabilidade da luz é um fator importante que impede a implementação de semicondutores orgânicos. Pesquisadores da Universidade Metropolitana de Osaka demonstraram que o cruzamento intersistema ultrarrápido da fração pentaceno em ligações radicais pentaceno tornou o semicondutor orgânico muito mais fotoestável. Este é o cruzamento intersistema mais rápido (~10^-13 segundos) demonstrado em um material puramente orgânico sem átomos pesados. Crédito:Universidade Metropolitana de Osaka

Devido à alta mobilidade dos buracos, o pentaceno e seus derivados têm sido o semicondutor orgânico representativo e têm sido objeto de muitas pesquisas, tanto básicas quanto aplicadas. Em particular, espera-se que sejam aplicados a dispositivos semicondutores, como transistores de efeito de campo. Além disso, os semicondutores orgânicos têm a vantagem de serem baratos de produzir por meio de impressão a jato de tinta, além de apresentarem baixos impactos ambientais por não utilizarem metais. No entanto, a espinha dorsal dos semicondutores orgânicos, como o pentaceno, reage facilmente com as moléculas de oxigênio sob luz visível, resultando na perda de propriedades úteis.
Um grupo de pesquisa liderado pelo professor Yoshio Teki da Graduate School of Engineering, Osaka Metropolitan University, alcançou fotoestabilidade mais de 100 vezes maior que a do TIPS-pentaceno, um famoso derivado do pentaceno comercialmente disponível, aumentando a planaridade da molécula e fortalecendo a conjugação de elétrons π entre um substituinte radical e uma porção pentaceno.

Ao mesmo tempo, para elucidar o mecanismo da notável fotoestabilidade, medidas de absorção transiente ultrarrápidas usando um laser pulsado de femtossegundos foram realizadas para esclarecer a peculiar dinâmica do estado excitado desse sistema. Concentrando-se na porção pentaceno do sistema, eles descobriram que o cruzamento entre sistemas ocorre a uma taxa ultrarrápida (10^-13 segundos), o que nunca foi alcançado antes em materiais puramente orgânicos que não contêm átomos pesados. Além disso, a desativação ultrarrápida subsequente para o estado fundamental foi observada dentro de um tempo de cerca de 10^-10 segundos.

"A excelente fotoestabilidade foi alcançada pela adição de um substituinte radical que aumenta a planaridade das moléculas e fortalece a conjugação dos elétrons π", afirmou o professor Teki. "No futuro, gostaríamos de verificar o desempenho dos transistores de efeito de campo e aplicá-los como semicondutores orgânicos."

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