Questa ricerca è guidata dal Prof. Yunqi Liu (Istituto di Chimica dell'Accademia Cinese delle Scienze) e dal Prof. Yunlong Guo (Istituto di Chimica dell'Accademia Cinese delle Scienze). I semiconduttori polimerici ambipolari hanno ampie applicazioni in dispositivi elettronici come i transistor organici ad effetto di campo (OFET), circuiti logici, e transistor organici a emissione di luce (OLET). Sebbene siano stati sviluppati alcuni polimeri ambipolari ad alte prestazioni, i loro dispositivi optoelettronici sono generalmente elaborati da solventi clorurati tossici. Per realizzare le applicazioni commerciali dei dispositivi elettronici organici, i polimeri devono essere lavorati da solventi non clorurati. Però, la maggior parte dei polimeri semiconduttori è difficilmente solubile in solventi non clorurati.

Il team ha cercato di sviluppare polimeri ambipolari ad alte prestazioni che possono essere lavorati da solventi non clorurati. Hanno pensato che la riduzione dei pesi molecolari dei polimeri potrebbe essere un modo efficace per migliorare la solubilità dei polimeri nei solventi non clorurati. Sulla base di questa idea, hanno sintetizzato un polimero a base di isoindaco (PITTI-BT) progettando un monomero con una grande massa molare. Il monomero ha una grande massa molare di 2203 g/mol, che può rallentare la velocità di reazione di polimerizzazione e diminuire il peso molecolare del polimero. Di conseguenza, PITTI-BT ha mostrato un basso m _n di 18,3 kDa ed era altamente solubile in solvente clorurato (o-diclorobenzene) e solvente non clorurato (p-xilene).

Inoltre, al fine di migliorare le prestazioni dei dispositivi OFET, hanno cercato di esplorare la possibilità di un allineamento dei polimeri basato su PITTI-BT utilizzando un semplice metodo di spin-coating (SC) decentrato. Gli spettri di assorbimento UV-vis hanno indicato che PITTI-BT potrebbe formare pre-aggregazione sia in soluzioni di p-xilene che di o-diclorobenzene, favorevole alla formazione di film polimerici allineati allo stato solido. Come evidenziato dalla microscopia a forza atomica (AFM), film decentrati spin-coattati da soluzione di o-diclorobenzene e p-xilene hanno ottenuto un allineamento ben allineato. Finalmente, i ricercatori hanno fabbricato dispositivi OFET da p-xilene utilizzando un metodo SC decentrato. I dispositivi hanno raggiunto prestazioni ambipolari da record con mobilità di lacune ed elettroni di 3,06 e 2,81 cm ² V ⁻¹ S ⁻¹ , rispettivamente. In contrasto, i dispositivi che utilizzano un metodo SC tradizionale on-center hanno mostrato solo mobilità di lacune ed elettroni di 1,51 e 1,31 cm ² V ⁻¹ S ⁻¹ , rispettivamente. La combinazione di solventi non clorurati e un buon processo di allineamento fornisce un approccio efficace ed ecologico per ottenere transistor ambipolari ad alte prestazioni.

La ricerca è stata pubblicata su Rassegna scientifica nazionale .