Une percée dans la synthèse des semi-conducteurs organiques ouvre la voie à des appareils électroniques avancés

Une équipe de chercheurs dirigée par le professeur Young S. Park du département de chimie de l'UNIST a réalisé une percée significative dans le domaine des semi-conducteurs organiques. Leur synthèse et caractérisation réussies d'une nouvelle molécule appelée « anthracène BNBN » ont ouvert de nouvelles possibilités pour le développement de dispositifs électroniques avancés.

L'article est publié dans la revue Angewandte Chemie International Edition.

Les semi-conducteurs organiques jouent un rôle crucial dans l’amélioration des propriétés de mouvement et de lumière des électrons dans les dispositifs électroniques organiques centrés sur le carbone. Les recherches de l'équipe se sont concentrées sur l'amélioration de la diversité chimique de ces semi-conducteurs en remplaçant les liaisons carbone-carbone (C−C) par des liaisons isoélectroniques bore-azote (B−N). Cette substitution permet une modulation précise des propriétés électroniques sans changements structurels significatifs.

Les chercheurs ont réussi à synthétiser le dérivé de l'anthracène BNBN, qui contient une unité BNBN continue formée en convertissant l'unité BOBN au niveau du bord en zigzag. Comparé aux dérivés de l'anthracène conventionnels composés uniquement de carbone, l'anthracène BNBN présentait des variations significatives dans la longueur de la liaison C−C et un écart énergétique entre l'orbitale moléculaire occupée la plus élevée et l'orbitale moléculaire inoccupée la plus basse.

En plus de ses propriétés uniques, le dérivé de l’anthracène BNBN a démontré un potentiel d’application prometteur en électronique organique. Lorsqu'il est utilisé comme hôte bleu dans une diode électroluminescente organique (OLED), l'anthracène BOBN présente une tension de commande remarquablement faible de 3,1 V, ainsi qu'une efficacité plus élevée en termes d'utilisation du courant, d'efficacité énergétique et d'émission de lumière.

L’équipe de recherche a en outre confirmé les propriétés du dérivé anthracénique BNBN en étudiant sa structure cristalline à l’aide d’un diffractomètre à rayons X. Cette analyse a révélé des changements structurels, tels que la longueur et l’angle de liaison, résultant de la liaison bore-azote (BN).

“Notre étude sur l'anthracène, un type d'acène largement reconnu comme semi-conducteur organique, a jeté les bases des progrès futurs dans ce domaine”, a déclaré Songhua Jeong (Programme combiné MS/Ph.D. de chimie, UNIST), le premier auteur de cette étude. “La liaison continue BN synthétisée grâce à cette recherche présente un grand potentiel pour les applications dans les semi-conducteurs organiques.”

Le professeur Park a souligné l'importance de cette avancée en déclarant : « La synthèse et la caractérisation de composés avec des liaisons continues bore-azote (BN) contribuent à la recherche fondamentale en chimie. Elles constituent un outil précieux pour synthétiser de nouveaux composés et contrôler leurs propriétés électroniques. »