Kopiowanie wyrafinowanych chemii powierzchni występujących w naturze
Naturalne fotosystemy osiągają wysoką wydajność przetwarzania światła na energię chemiczną niezbędną dla procesów życiowych za sprawą struktur zawierających wiele chromoforów. Z kolei szlaki chemiczne reakcji redukcji i utleniania (redoks) są w wysokim stopniu zorganizowane, co umożliwia odrębny transport elektronów i dziur elektronowych generowanych w procesie fotosyntezy i zapobieganie rekombinacji ładunków. Ftalocyjanina to makrocykliczny związek aromatyczny o intensywnym niebiesko-zielonym kolorze. Jednak o ile barwniki na bazie czystej ftalocyjaniny są powszechnie używane w elektronice organicznej, zsyntetyzowanie strukturalnie zmodyfikowanej ftalocyjaniny okazało się zadaniem trudnym. Przygotowanie takich zespołów cząsteczkowych przyjęto za cel finansowanego ze środków UE projektu SUPRAL_SAS ("Supramolecular active layer, self-assembly on surface"). W ramach projektu przygotowano takie zespoły poprzez samoorganizującą się, inicjowaną powierzchniowo polimeryzację ftalocyjaniny, aby stworzyć osobne szlaki transportu elektronów i dziur elektronowych. Uzyskanie pożądanych struktur wymagało ułożenia dwóch typów zespołów ze zmodyfikowanej ftalocyjaniny. Lepiej przewodzący typ posłużył do tworzenia kanałów transportu dodatniego (typu p). Drugiego typu, wykazującego słabą fotoaktywność, użyto do stworzenia kanałów transportu ujemnego (typu n). Opracowano i przeanalizowano dwa możliwe podejścia do minimalizowania rekombinacji ładunków na szlakach przewodzących: przeciwrównoległy gradient redoks i boczny kanał wielokrotny. Wyniki zakończonego już projektu zwiększą potencjał praktycznych zastosowań strukturalnie zmodyfikowanych wersji ftalocyjaniny. Będzie to korzystne nie tylko dla społeczności naukowej, ale również dla przedsiębiorstw i sektorów przemysłu zajmujących się projektowaniem i wytwarzaniem materiałów optoelektronicznych. Powierzchniowe zespoły cząsteczkowe stworzone i przeanalizowane w ramach projektu będą też istotne dla przyszłej produkcji zaawansowanych tranzystorów organicznych. Układy tego typu mają liczne zastosowania, między innymi w wyświetlaczach, czujnikach i elektronicznych kodach paskowych.