Polímeros donador–aceptor basados en diona de tienotiofeno‐2,5: Síntesis mejorada e influencia de las unidades donadoras en las propiedades de transporte de carga ambipolar

Se sintetiza una serie de polímeros donador–aceptor que incorporan la unidad aceptora de tieno3,2‐b tiofeno‐2,5‐diona (TTD) y diferentes unidades donadoras. La síntesis de un monómero clave basado en TTD, 3,6‐bis(5‐bromo‐4‐alkiltiophen‐2‐il)tieno3,2‐b tiofeno‐2,5‐diona, se mejora con éxito para obtener un mayor rendimiento total con menos pasos de reacción (42%/4 pasos) en comparación con los reportados previamente (14%/7 pasos). Los polímeros exhiben niveles de energía de orbital molecular más bajo no ocupado (LUMO) de alrededor de −3.8 eV y niveles de energía de orbital molecular más alto ocupado (HOMO) que varían de −5.49 a −5.14 eV. Los transistores de efecto de campo orgánicos basados en los polímeros exhiben características ambipolares con alta movilidad de huecos y electrones en el orden de 10 −1 cm 2 V −1 s −1 en aire. Estas altas movilidades pueden atribuirse a la formación de una estructura laminar altamente cristalina con orientación preferencial edge‐on de las películas delgadas de polímero. Curiosamente, la relación de mobilidades de electrones a huecos disminuye con la extensión de las unidades donadoras. Esto se puede explicar por la distribución de HOMOs y LUMOs a lo largo de las cadenas. Además, los inversores complementarios que utilizan los polímeros con características ambipolares bien equilibradas exhiben características de conmutación agudas con una ganancia alta de ≈140 a un voltaje de suministro de 40 V.