Efecto de la agregación en estado de solución sobre la orientación cristalina en estado sólido de copolímeros conjugados donante–acceptor

A pesar de los recientes avances en la adaptación del empaquetamiento molecular de copolímeros donante–aceptor (D–A) en estado sólido, los estudios sobre su agregación en estado de solución y la dependencia del empaquetamiento en estado sólido respecto a los agregados en solución aún no se comprenden claramente. En este trabajo, delineamos la relación entre los agregados en solución y la orientación cristalina en estado sólido en una clase específica de copolímeros D–A, es decir, unidades de 5,6-difluoro-4,7-bis(tiopen-2-ilo)-2,1,3-benzotiazol (FBTT) conectadas a bitoefeno (2T) o tienotiofeno (TT), ajustando tanto los factores intrínsecos (es decir, la planitud de la cadena principal) como los factores extrínsecos (es decir, el disolvente) e investigamos la influencia de estas estructuras con diferentes orientaciones cristalinas en el rendimiento de transistores de efecto de campo orgánicos (OFET). Notablemente, tanto PFBTT-2T como PFBTT-TT se agregan débilmente en buenos disolventes, formando cristales face-on en películas en estado sólido. En contraste, se agregan más fuertemente en disolventes relativamente pobres y forman cristales edge-on en películas. Cuando se producen películas del mismo disolvente cloro-benceno (CB), PFBTT-2T con planitud reducida adopta orientación face-on, mientras que PFBTT-TT con mayor planitud adopta orientación edge-on. Además, las propiedades de transporte de carga de ambos polímeros correlacionan fuertemente con sus diversas orientaciones cristalinas. Este trabajo esclarece de manera integral cómo se agregan y empaquetan los polímeros basados en FBT en los estados de solución y sólido y cómo estos procesos y propiedades eléctricas pueden ser controlados afinando la calidad del disolvente y la estructura molecular.