السايكلوأرينات المدعمة ببورون: تخليق البوريلة في وعاء واحد، الخصائص الكهروضوئية، والتطبيق في خلايا الشمسية بيروفسكايت

يمكن أن يؤدي دمج الذرات غير المتجانسة، مثل النيتروجين والأكسجين و/أو الكبريت، في السايكلوأرينات إلى تنظيم أشكالها الجزيئية وخصائصها (البصرية) الكهربائية بشكل فعال. ومع ذلك، فإن ندرة السايكلوأرينات والسايكلوأرينات غير المتجانسة تحد من استغلال تطبيقاتها أكثر. هنا، قمنا بتصميم وتصنيع أول أمثلة للسايكلوأرينات المدعومة بالبورن والنيتروجين (BN) (BN-C1 وBN-C2) عن طريق البوريلة الكهربائية الوحدوية للمجسمات الكلية المعتمدة على الأمين. يتبنى BN-C2 تهيئة ذات شكل وعاء، بينما يمتلك BN-C1 هيكلًا مسطحًا. وبناءً عليه، زادت قابلية حل BN-C2 بشكل كبير من خلال استبدال هكساغونين في BN-C1 باثنين من بنتاغونات النيتروجين، بسبب إنشاء تشوهات بعيدة عن المستويات. تم إجراء تجارب حسابية وتجريبية متعددة للسايكلوأرينات غير المتجانسة BN-C1 وBN-C2، مما يظهر أن الروابط المدمجة BN تقلل من العطرية لوحدات 1،2-أزابورين الحلقة ودوائر البنزين المجاورة لها لكن تحافظ على الخصائص العطرية السائدة للككولين النقي. والأهم من ذلك، عند إدخال ذرتين إضافيتين من النيتروجين الغني بالإلكترونات، ارتفع مستوى طاقة المدار الجزيئي الممول بأعلى مستوى لـ BN-C2 مقارنةً بـ BN-C1. نتيجة لذلك، كان تعديل مستوى الطاقة لـ BN-C2 مع وظيفة العمل للقطب والطبقة البيروفسكايت مناسبة. لذلك، تم استكشاف السايكلوأرينات غير المتجانسة (BN-C2) لأول مرة كطبقة لنقل الثقوب في أجهزة خلايا الطاقة الشمسية البيروفسكايت المقلوبة، حيث بلغت كفاءة تحويل الطاقة 14.4٪.