京都大學成功提升有機半導體的耐久性。研究團隊透過增加有機材料「紅螢烯(Rubrene)」分子內部的鍵結,使其結構穩定化。原本在空氣中受光照會發生氧化分解、半衰期僅約3小時的特性,已可延長至5天甚至3週,同時仍維持其作為半導體材料的性能,藉此將能進一步拓展有機半導體的材料選擇範圍。
「紅螢烯」的分子結構為由4個六元環(6-member ring)連接形成骨架,並在其上連接4個六元環作為苯基(Phenyl Group)。本研究在這些苯基之間導入新的鍵結,以提升對氧化分解的耐受性。
新設計的分子在4個六元環圍繞下形成2個七元環。依據七元環的結構扭曲方式,可呈現為「鞍型(Saddle)」與「扭轉型(Twisted)」兩種狀態。其中,鞍型的半衰期約為5天,扭轉型則可超過3週,相較於原始紅螢烯約3小時20分鐘大幅提升。
此外,以鞍型分子製作單晶電晶體時,其電荷遷移率可達與紅螢烯相當的水準,顯示在維持半導體性能的同時,成功提升了材料耐久性。研究中亦指出,透過調控有機分子的結構扭曲程度,可進一步控制其光響應等特性,為有機材料設計提供新的指引。