I ricercatori dell'Università di Kyoto hanno sviluppato un nuovo metodo per il doping con boro di materiali bidimensionali in carbonio, che dovrebbe essere un approccio promettente verso lo sviluppo di materiali di trasporto di elettroni altamente efficienti per l'elettronica organica.

Una questione cruciale nel campo dell'elettronica organica è lo sviluppo di materiali efficienti per il trasporto di elettroni. Il recente sviluppo di materiali per il trasporto di buche nel campo del fotovoltaico organico ha portato a un miglioramento dell'efficienza di conversione luce-elettricità al 10%, anche se i materiali trasportatori di elettroni sono stati limitati quasi ai derivati ​​del fullerene. Lo sviluppo di nuovi materiali per il trasporto di elettroni è quindi un passo fondamentale per lo sviluppo di materiali fotovoltaici organici con efficienze di conversione luce-elettricità significativamente aumentate. Un promettente approccio di progettazione molecolare per nuovi materiali che trasportano elettroni è l'incorporazione di atomi di boro (doping di boro) in reti di carbonio bidimensionali (Fig.1). Però, al fine di implementare con successo il concetto di "doping di boro" nello sviluppo di questi materiali, il problema cruciale della stabilizzazione dei composti organici contenenti boro risultanti deve essere superato.

Il gruppo di ricerca ha proposto un nuovo concetto per la stabilizzazione cinetica di materiali contenenti boro basato su "vincolo strutturale" (Fig.2). Hanno sviluppato un metodo sintetico efficace per la sintesi di composti modello e hanno dimostrato che una serie di corrispondenti materiali di carbonio contenenti boro ha rivelato capacità di accettazione di elettroni elevate nonché un'elevata stabilità nei confronti dell'aria e del calore. Questi risultati dimostrano un nuovo paradigma per la stabilizzazione cinetica di scheletri policiclici di carbonio bidimensionali contenenti boro in assenza di gruppi arilici voluminosi. Questi risultati dovrebbero inoltre consentire lo sviluppo di una nuova classe di affascinanti materiali in carbonio 2D con il boro come elemento chiave. L'applicazione di questo metodo al grafene incorporato nel boro, materiali di carbonio policiclico a basso peso molecolare, così come fullereni e nanotubi di carbonio porterebbero allo sviluppo di eccellenti materiali di trasporto di elettroni che possono realizzare maggiori efficienze di conversione da luce a elettricità nel fotovoltaico organico.