大阪公立大學研究團隊開發了可透過改變光照射條件,選擇性合成不同分子骨架之有機半導體的新技術,可望為可撓式顯示器、穿戴式裝置等軟性電子元件提供新的材料設計方針。研究團隊以含硫、氮元素的噻唑(Thiazole)骨架為核心,對預先合成的鏈狀原料分子進行光反應。在照射365 nm紫外光之後,可形成「屈曲型(b-DNT)」與「直線型(l-DNT)」兩種有機半導體,生成比例約為8:2;若加入光敏劑並改以400 nm可見光照射,則可選擇性合成屈曲型b-DNT,證實可藉由光照方式精確控制反應路徑與產物結構。
研究團隊並結合雷射閃光光解法(Laser Flash Photolysis)與理論計算,解析反應中間體及其反應機制。透過X光結晶構造分析顯示,兩種分子皆透過硫-硫及硫-氮分子間作用力形成緊密堆疊,其中直線型l-DNT具有較大的分子重疊程度,因此展現更優異的電荷傳輸特性。理論計算結果顯示,其電洞遷移率可達4.0 cm²/V·s,約為屈曲型b-DNT(0.86 cm²/V·s)的5倍。
今後大阪公立大學將導入烷基側鏈並調整結晶分子排列,以進一步提升材料性能,期推動應用於有機場效電晶體(OFET)等高性能軟性電子元件。