Transportadores de carga livres em pilhas π classificados por homo de conjugados doadores-aceptores

Inspirada pela alta eficiência de fotoconversão observada em sistemas naturais de captura de luz, a organização hierárquica de blocos de construção moleculares ganhou impulso nas últimas décadas. Em particular, o arranjo e compactação moleculares na camada ativa de células solares orgânicas (CSOs) têm atraído atenção significativa devido ao papel decisivo da natureza das heterojunções doador/aceptor (D/A) na geração de portadores de carga e, em última análise, na eficiência de conversão de energia. Esta revisão foca os desenvolvimentos recentes em propriedades optoeletrônicas emergentes exibidas pelo arranjo de doadores sobre doadores/aceptores sobre aceptores, que são auto-classificados e ligados covalentemente, destacando a dinâmica ultrarrápida do estado excitado da transferência e transporte de carga. A organização segregada de doadores e aceptores promove a deslocalização de cargas fotoinduzidas entre as pilhas, gerando uma vida útil de separação de carga aumentada e caminhos de percolação com condutividade ambipolar e rendimento de portadores de carga. A ligação covalente entre doadores e aceptores garante uma interface D-A suficiente e acoplamento eletrônico inter-cromofórico, conforme necessário para uma separação de carga mais rápida, ao mesmo tempo em que proporciona um melhor controle sobre suas assembleias supramoleculares. As estratégias de design para alcançar assembleias de conjugados D-A com eficiência ideal de geração de portadores de carga, o escopo de sua aplicação em comparação com CSOs de ponta, desafios atuais e oportunidades futuras são discutidos nesta revisão. Uma visão integrada de abordagens de design racional derivadas da compreensão dos processos fotoinduzidos subjacentes pode abrir caminho para dispositivos optoeletrônicos superiores e trazer novas possibilidades para a avenida de arquiteturas supramoleculares funcionais.