Le celle solari organiche hanno una varietà di applicazioni nel campo dell'elettronica, soprattutto nello sviluppo di nuovi dispositivi elettronici come i dispositivi indossabili. Spesso, queste batterie sono composte da molecole organiche di semiconduttori, che sono leggeri e robusti. Così, trovare nuove strategie per lo sviluppo di queste molecole semiconduttrici è stato l'obiettivo di molti scienziati in tutto il mondo. Ma di solito, la sintesi di queste molecole comporta l'uso di costosi catalizzatori di metalli rari. Ciò non solo si traduce in un elevato costo di produzione, ma la possibilità che i catalizzatori metallici vengano contaminati rende il processo impegnativo.

A tal fine, in un nuovo studio pubblicato su Angewandte Chemie Edizione Internazionale , un gruppo di ricerca dell'Università di Okayama, tra cui il Professor Seiji Suga e il Professore Associato Koichi Mitsudo, ha sviluppato un nuovo sistema di reazione per sintetizzare i derivati ​​del tienoacene, elementi costitutivi chiave nella sintesi dei semiconduttori organici. Gli scienziati si sono concentrati sulla costruzione di legami carbonio-zolfo (C-S) attraverso l'elettrolisi organica, che è una reazione rispettosa dell'ambiente. Il professor Suga spiega, "Ci siamo concentrati sulle obbligazioni C-S, poiché sono abbondanti e significativi nel campo della farmaceutica e della scienza dei materiali, come in alcuni farmaci antidepressivi e antimicotici".

Convenzionalmente, I legami C-S sono costruiti tramite un metodo chiamato "accoppiamento incrociato catalizzato da metalli di transizione, " che richiede l'uso di catalizzatori metallici rari. Ciò rende la reazione costosa e, così, infattibile. Così, in questo studio, gli scienziati si sono concentrati su un approccio diverso, chiamato "formazione del legame elettrochimico carbonio-eteroatomo, " che è una reazione ecologica che richiede condizioni blande. Sebbene in passato siano state segnalate diverse nuove reazioni di accoppiamento elettrochimico carbonio-eteroatomo, queste reazioni non erano mai state usate per sintetizzare i tienoaceni fino ad ora. Il professor Suga dice, "Negli ultimi anni, eravamo interessati allo sviluppo di nuovi metodi per la sintesi del tienoacene, derivati ​​acene che hanno una buona esperienza nell'elettrochimica organica e sono candidati interessanti per materiali organici utili."

Stabilite le basi del loro studio, gli scienziati hanno quindi scavato più a fondo per trovare nuovi metodi elettrochimici per la sintesi del tienoacene. Hanno scoperto che la formazione del legame C-S desiderata si è verificata senza problemi in presenza di uno ione "bromuro", che agisce come un potente promotore della reazione. Utilizzando questa strategia, gli scienziati hanno sintetizzato con successo tipi di derivati ​​tienoacenici chiamati "derivati ​​tienoacenici π-espansi". interessante, questo studio è il primo a riportare la formazione di legami C-S di successo per la sintesi di derivati ​​tienoacenici. Il professor Suga spiega, "Il nostro studio è stato il primo a riportare una reazione deidrogenativa elettro-ossidativa per produrre legami C-S per i tienoaceni. Abbiamo scoperto che lo ione bromuro, che promuove cataliticamente la reazione come mediatore di alogeno, è essenziale per la reazione".

Questo studio offre la speranza che, nel futuro, molecole di semiconduttori organici possono essere prodotte utilizzando una tecnica conveniente, senza la necessità di utilizzare costosi catalizzatori metallici. Il professor Suga conclude, "La chiave di questa ricerca risiede nel metodo della 'sintesi elettrochimica, ' che è una fonte di energia pulita e rinnovabile." Attraverso questi risultati, gli scienziati dell'Università di Okayama sperano di ottenere una sintesi organica sostenibile con un impatto minimo sull'ambiente. Così, questo studio è anche un passo significativo verso il raggiungimento degli obiettivi di sviluppo sostenibile delle Nazioni Unite e quindi la promozione di un futuro migliore per l'umanità.