polimeri semiconduttori, grande, molecole a catena formate da subunità ripetute, stanno attirando sempre più l'attenzione dei ricercatori a causa delle loro potenziali applicazioni nei dispositivi elettronici organici. Come la maggior parte dei materiali semiconduttori, i polimeri semiconduttori possono essere classificati come di tipo p o di tipo n in base alle loro proprietà conduttive. Sebbene i polimeri semiconduttori di tipo p abbiano visto notevoli miglioramenti grazie ai recenti progressi, lo stesso non si può dire delle loro controparti di tipo n, la cui conduzione elettronica (o "mobilità elettronica") è ancora scarsa.

Sfortunatamente, polimeri semiconduttori di tipo n ad alte prestazioni sono necessari per molte applicazioni ecologiche, come nei tipi di celle solari. Le principali sfide che frenano lo sviluppo di polimeri semiconduttori di tipo n sono le limitate strategie di progettazione molecolare e le procedure di sintesi disponibili. Tra i metodi di sintesi esistenti, DArP (che sta per "policondensazione ad arilazione diretta") ha mostrato risultati promettenti per la produzione di polimeri semiconduttori di tipo n in modo ecologico ed efficiente. Però, fino ad ora, gli elementi costitutivi (monomeri) utilizzati nel metodo DArP dovevano avere un gruppo di orientamento per produrre polimeri in modo affidabile, e questo ha fortemente limitato l'applicabilità di DArP per produrre polimeri semiconduttori ad alte prestazioni.

Ora, un gruppo di ricerca del Tokyo Institute of Technology guidato dal Prof. Tsuyoshi Michinobu ha trovato un modo per aggirare questo problema. Il gruppo ha prodotto due polimeri semiconduttori lunghi di tipo n (denominati P1 e P2) attraverso il metodo DArP utilizzando palladio e rame come catalizzatori, che sono materiali o sostanze che possono essere utilizzati promuovono o inibiscono reazioni specifiche.

I due polimeri erano quasi identici e contenevano due anelli di tiazolo, molecole organiche pentagonali che contengono un atomo di azoto e un atomo di zolfo. Però, la posizione dell'atomo di azoto degli anelli tiazolici era leggermente diversa tra P1 e P2, quale, come hanno scoperto i ricercatori, ha portato a cambiamenti significativi e inaspettati nelle loro proprietà e struttura dei semiconduttori. Anche se P1 aveva una struttura più planare e ci si aspettava che avesse una maggiore mobilità degli elettroni, P2 ha rubato la scena. La spina dorsale di questo polimero è attorcigliata e sembra simile a maglie di catena alternate. Ma ancora più importante, i ricercatori sono rimasti sorpresi nello scoprire che la mobilità degli elettroni di P2 era 40 volte superiore a quella di P1, e anche superiore a quella dell'attuale polimero semiconduttore di tipo n di riferimento. "I nostri risultati suggeriscono la possibilità che P2 sia il nuovo punto di riferimento tra i materiali semiconduttori di tipo n per l'elettronica organica, "dice il prof. Michinobu.

Inoltre, anche i dispositivi semiconduttori realizzati con P2 erano notevolmente stabili, anche se conservato all'aria per lungo tempo, che è noto per essere un punto debole dei polimeri semiconduttori di tipo n. I ricercatori ritengono che le proprietà promettenti di P2 siano dovute alla sua struttura più cristallina (ordinata) rispetto a P1, il che cambia la precedente nozione che i polimeri semiconduttori dovrebbero avere una struttura molto planare per avere migliori proprietà semiconduttive. "Il nostro nuovo metodo DArP apre una porta per sintetizzare vari promettenti polimeri semiconduttori di tipo n che non possono essere ottenuti con i metodi tradizionali, " conclude il Prof. Michinobu. Questo lavoro è un altro passo nella direzione verso un futuro più verde con l'elettronica organica sostenibile.