Специалисты из Киотского университета (Япония) разработали новый многообещающий способ допирования бором двумерных углеродных материалов для получения высокоэффективных электрон-транспортных материалов для органической электроники.

Ключевой проблемой органической электроники считается разработка эффективных электрон-транспортных материалов, которые пока представлены только фуллеренами. Миновав этот этап, можно будет всерьёз думать о создании органических фотоэлектрических материалов со значительно увеличенной эффективностью конверсии «свет — электричество».

Самой многообещающей дизайн-идеей таких электрон-транспортных соединений является внедрение атомов электрон-дефицитного бора в двумерные углеродные материалы.

Однако прежде необходимо найти способы стабилизации получаемого бор-содержащего органического материала (бор-органика быстро и весело взаимодействует не только с влагой, но и с компонентами воздуха).

Рис. 1. Допирование бором. Вверху — гипотетическое допирование графена. Внизу слева — современная стабилизированная бор-органика за счёт стерического фактора объёмных заместителей сверху и снизу бора. Внизу справа — предложенные японцами модельные соединения.

Японские учёные предложили новую концепцию кинетической стабилизации бор-содержащих материалов, основанную на «структурном стеснении».

Кроме того, они разработали эффективный синтетический метод для создания модельных соединений (таких как трифенилборан, полученный внутримолекулярной циклизацией по Фриделю — Крафтцу, хотя а) этот способ не нов и б) его применение ограничено специфическими исходными, а значит, его нельзя использовать для допирования, к примеру, графена).

Наконец, было показано, что серии соответствующих бор-содержащих углеродных материалов удивительно хороши в качестве акцепторов электронов, а также стабильны к воздействию тепла и воздуха. (А ещё воды и аминов, что осталось для автора этих строк загадкой; впрочем, такой же тайной является идея «структурного стеснения», а использованные модельные молекулы никак не подсказывают метод внедрения бора в тот же графен, на который авторы постоянно прозрачно намекают.)

Полученные результаты демонстрируют новую парадигму для кинетической стабилизации бор-содержащих двумерных углеродных полициклических каркасов в отсутствие разветвлённых ароматических групп (есть только одно возможное объяснение химической стабильности соединения вроде трифенилборана, сшитого боковыми заместителями для пущего уплощения, — это полное и постоянное сопряжение всех трёх колец с электрон-дефицитным бором).

По словам учёных, применение метода для получения допированных бором графена (?), лёгких полициклических углеродных материалов, а также фуллеренов и углеродных нанотрубок привело бы к разработке великолепных электрон-транспортных материалов, которые, в свою очередь, могли бы обеспечить более высокую эффективность конверсии света в электричество в органической фотовольтаике.

Желающие самостоятельно разобраться в предложенной технологии и в том, как авторы представляют себе её применение для графена и нанотрубок, могут обратиться к статье, опубликованной в Journal of the American Chemical Society.