Дизайн и технологии создания перспективных функциональных материалов на основе орто-карборана для молекулярной электроники

Разработка новых и развитие существующих технологий создания функциональных наноматериалов непрерывно связаны с постоянным поиском эффективных способов направленного конструирования органических и гибридных соединений и молекулярных систем на их основе. В связи с острой нехваткой полупроводников и других важных компонентов электронных систем необходимо не только усовершенствовать существующие, но и развивать новые технологические решения для обеспечения научно-технологического суверенитета Российской Федерации в части создания перспективных отечественных функциональных материалов, «умных» устройств, а также разработки оригинальных импортозамещающих технологий их синтеза. Актуальным наукоемким направлением на сегодня является наномолекулярная электроника, которая ставит перед собой задачу использования одной молекулы в качестве рабочего элемента устройств (транзисторов, выпрямителей и т.д.). Второе направление – макромолекулярная электроника, она решает проблемы малой эффективности солнечных батарей, короткого срока службы органических светодиодов, а также создает сенсорные системы на основе кластеров органических молекул. Такой технологический переход невозможен без оригинальных органических соединений, которые обладают ценными электрохимическими, оптическими, структурными и другими характеристиками для удобного практического использования в качестве функциональных материалов «умных» устройств. В настоящее время наблюдается недостаток эффективных, экологичных и экономичных методов получения оригинальных молекул с необходимыми свойствами. Одним из перспективных решений могут стать молекулы на основе о-карборанов. Благодаря электронному и пространственному строению данные конструкционные блоки обуславливают необходимые для молекулярной электроники и функциональных материалов свойства токопроводимости, кристаллической упаковки, длины волн эмиссии и др. Однако в настоящее время существует ограниченное количество способов синтеза данных производных, многие из них недостаточно продуктивны (приводят к небольшим выходом целевых продуктам) и в малой степени отвечают принципам «зеленой» химии (низкая атомная экономия и эффективность, использование токсичных растворителей и др.). В области современного тонкого органического синтеза наблюдается острая нехватка способов получения, соответствующих современным тенденциям развития синтетической органической химии и требованиям технологий для направленного конструирования систем на основе о-карборанов, что является критически важным для обеспечения динамичного развития индустрии наноматериалов и молекулярной электроники. Настоящий проект направлен на разработку эффективных, удобных и экологичных способов синтеза перспективных материалов на основе о-карборана и систематического изучения возможностей их практического использования в качестве люминофоров, органических светодиодов, хемосенсоров, фотосентитайзеров и рабочих элементов «умных» устройств макромолекулярной электроники. Сочетание мультикомпонентных, перициклических реакций, подходов С-Н и С-Х функционализаций, включая реакции нуклеофильного замещения водорода (SNH) и кросс-дегидрогенативного сочетания (CDC) в совокупности с комплексным исследованием структурных, физико-химических, фотофизических, электрохимических и других свойств полученных в рамках настоящего проекта фотоактивных систем на основе функционально-замещенных карборанов обеспечат новые возможности для создания перспективных функциональных органических и гибридных материалов, перспективных для разработки «умных» молекулярных устройств на их основе.