Novel n-Type Conjugated Ladder Heteroarenes: Synthesis, Self-Assembly of Nanowires, Electron Transport, and Electroluminescence of Bisindenoanthrazolines
Source abstract
Abstract
A novel π-conjugated heptacyclic framework has been synthesized via a new one-step cyclization that results in a new class of n-type organic semiconductors. Single-crystal structures of bisindenoanthrazolines DADF and DADK showed that the π-conjugated heptacyclic framework is planar and leads to a slipped face-to-face π-stacking with short intramolecular distances (3.39 Å and 3.56 Å, respectively). The series of bisindenoanthrazolines have a formal reduction potential of −0.68 to −0.70 V (vs SCE) and an estimated electron affinity (LUMO level) of 3.65−3.72 eV. Electron mobility in evaporated thin films of the bisindenoanthrazolines, measured by the space-charge limited current method, was as high as 3.84 × 10 −4 cm 2 /(V s) under ambient air conditions. Organic light-emitting diodes based on DADA as the emissive material gave the best performance among the four molecules with a maximum brightness of 7610 cd/m 2, and maximum efficiency of 6.6 cd/A with EQE of 2.0% at a brightness of 936 cd/m 2 . Phosphorescent organic light emitting diodes with fac -tris(2-phenylpyridine)iridium (Ir(ppy) 3 ) as the green triplet emitter and a bisindenoanthrazoline as the electron transport layer showed a brightness of 62 000 cd/m 2 and luminous efficiency of 39.2 cd/A at a brightness of 4270 cd/m 2 . Nanowires of DADF and DADK self-assembled from solution were found to be single-crystalline and their morphology was further investigated by electron microscopy techniques. These results demonstrate the potential of bisindenoanthrazolines as new n-type semiconductors for organic electronics and optoelectronics.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline
Research context
OpenAlex topics: Organic Electronics and Photovoltaics · Conducting polymers and applications · Organic Light-Emitting Diodes Research
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Affiliations
Department of Chemistry
Department of Chemical Engineering
References (100+)
Show source-provided references
1. Günes S. · Chem. Rev. · 2007 · 107 · 132410.1021/cr050149z ↗
2. Thompson B. C. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2008 · 47 · 5810.1002/anie.200702506 ↗
3. Dennler G. · J. Adv. Mater. · 2009 · 21 · 132310.1002/adma.200801283 ↗
4. Halls J. J. M. · Nature · 1995 · 376 · 49810.1038/376498a0 ↗
5. Alam M. M. · Chem. Mater. · 2004 · 16 · 464710.1021/cm0497069 ↗
6. Liang Y. · Adv. Mater. · 2010 · 22 · E13510.1002/adma.200903528 ↗
7. Wu P.-T. · Macromolecules · 2009 · 42 · 67110.1021/ma8016508 ↗
8. Ren G. · Chem. Mater. · 2010 · 22 · 202010.1021/cm903783w ↗
9. Grimsdale A. C. · Chem. Rev. · 2009 · 109 · 89710.1021/cr000013v ↗
10. Shirota Y. · Chem. Rev. · 2007 · 107 · 95310.1021/cr050143+ ↗
11. Jenekhe S. A. · Macromolecules · 2001 · 34 · 731510.1021/ma0100448 ↗
12. Friend R. H. · Nature · 1999 · 397 · 12110.1038/16393 ↗
13. Kulkarni A. P. · Appl. Phys. Lett. · 2005 · 86 · 06110610.1063/1.1855415 ↗
14. Coropceanu V. · Chem. Rev. · 2007 · 107 · 92610.1021/cr050140x ↗
15. Murphy A. R. · Chem. Rev. · 2007 · 107 · 106610.1021/cr0501386 ↗
16. Zaumseil J. · Chem. Rev. · 2007 · 107 · 129610.1021/cr0501543 ↗
17. Müllen K. · 199810.1002/9783527603220 ↗
18. Pope M. · 199910.1093/oso/9780195129632.001.0001 ↗
19. Scherf U. · J. Mater. Chem. · 1999 · 9 · 185310.1039/a900447e ↗
20. Yang C. · Macromolecules · 2006 · 39 · 521310.1021/ma061007p ↗
21. Setayesh S. · Macromolecules · 2000 · 39 · 201610.1021/ma9914366 ↗
22. Ahmed E. · J. Am. Chem. Soc. · 2008 · 130 · 111810.1021/ja077444g ↗
23. Mass-Torrent M. · J. Am. Chem. Soc. · 2004 · 126 · 854610.1021/ja048342i ↗
24. Anthony J. E. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2008 · 47 · 45210.1002/anie.200604045 ↗
25. Anthony J. E. · Chem. Rev. · 2006 · 106 · 502810.1021/cr050966z ↗
26. Subramanian S. · J. Am. Chem. Soc. · 2008 · 130 · 270610.1021/ja073235k ↗
27. Kim D. H. · Adv. Mater. · 2007 · 19 · 67810.1002/adma.200601259 ↗
28. Tang M. L. · J. Am. Chem. Soc. · 2008 · 130 · 606410.1021/ja8005918 ↗
29. Gao P. · Adv. Mater. · 2009 · 21 · 21310.1002/adma.200802031 ↗
30. Gao P. · J. Org. Chem. · 2008 · 73 · 920710.1021/jo801898g ↗
31. Takimiya K. · J. Am. Chem. Soc. · 2006 · 128 · 1260410.1021/ja064052l ↗
32. Ebata H. · J. Am. Chem. Soc. · 2007 · 129 · 1573210.1021/ja074841i ↗
33. Zhang X. · J. Am. Chem. Soc. · 2005 · 127 · 1050210.1021/ja053326m ↗
34. Boudreault P.-L. T. · J. Am. Chem. Soc. · 2007 · 129 · 912510.1021/ja071923y ↗
35. Boudreault P.-L. T. · J. Mater. Chem. · 2009 · 19 · 292110.1039/b900271e ↗
36. Wakim S. · Org. Lett. · 2004 · 6 · 341310.1021/ol048543r ↗
37. Guo Y. · Adv. Mater. · 2008 · 20 · 483510.1002/adma.200801903 ↗
38. Jacob J. · J. Am. Chem. Soc. · 2004 · 126 · 698710.1021/ja0398823 ↗
39. Zhou Y. · J. Am. Chem. Soc. · 2007 · 129 · 1238610.1021/ja075045f ↗
40. Bao Z. · J. Am. Chem. Soc. · 1998 · 120 · 20710.1021/ja9727629 ↗
41. Katz H. E. · Nature · 2000 · 404 · 47810.1038/35006603 ↗
42. Katz H. E. · J. Am. Chem. Soc. · 2000 · 122 · 778710.1021/ja000870g ↗
43. Handa S. · J. Am. Chem. Soc. · 2007 · 129 · 1168410.1021/ja074607s ↗
44. Pappenfus T. M. · J. Am. Chem. Soc. · 2002 · 124 · 418410.1021/ja025553j ↗
45. Usta H. · Org. Lett. · 2008 · 10 · 138510.1021/ol8000574 ↗
46. Usta H. · J. Am. Chem. Soc. · 2009 · 131 · 558610.1021/ja809555c ↗
47. Jones B. A. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2004 · 43 · 636310.1002/anie.200461324 ↗
48. Jones B. A. · Chem. Mater. · 2007 · 19 · 270310.1021/cm0704579 ↗
49. Kim F. S. · Adv. Mater. · 2010 · 22 · 47810.1002/adma.200901819 ↗
50. Yan H. · Nature · 2009 · 457 · 67910.1038/nature07727 ↗
51. Babel A. · J. Am. Chem. Soc. · 2003 · 125 · 1365610.1021/ja0371810 ↗
52. Babel A. · Adv. Mater. · 2002 · 14 · 37110.1002/1521-4095(20020304)14:5<371::AID-ADMA371>3.0.CO;2-5 ↗
53. Tonzola C. J. · J. Am. Chem. Soc. · 2003 · 125 · 1354810.1021/ja036314e ↗
54. Kulkarni A. P. · Chem. Mater. · 2004 · 16 · 455610.1021/cm049473l ↗
55. Tonzola C. J. · Adv. Funct. Mater. · 2007 · 17 · 86310.1002/adfm.200600542 ↗
56. Kulkarni A. P. · Macromolecules · 2003 · 36 · 528510.1021/ma0344700 ↗
57. Zhang X. · Macromolecules · 1999 · 32 · 742210.1021/ma990960+ ↗
58. Jenekhe S. A. · Macromolecules · 1991 · 24 · 110.1021/ma00001a001 ↗
59. Miao S. · J. Am. Chem. Soc. · 2008 · 130 · 733910.1021/ja077614p ↗
60. Nishida J.-I. · Org. Lett. · 2004 · 6 · 200710.1021/ol0494010 ↗
61. Kaafarani B. R. · J. Am. Chem. Soc. · 2005 · 127 · 1635810.1021/ja0553147 ↗
62. Fogel Y. · J. Am. Chem. Soc. · 2007 · 129 · 1174310.1021/ja072521t ↗
63. Lee D.-C. · Chem. Mater. · 2008 · 20 · 368810.1021/cm800521p ↗
64. Gao B. · J. Am. Chem. Soc. · 2008 · 130 · 829710.1021/ja800311a ↗
65. Zhu Y. · Macromol. Rapid Commun. · 2004 · 25
66. Nakagawa T. · Chem. Mater. · 2008 · 20 · 261510.1021/cm800366b ↗
67. Winkler M. · J. Am. Chem. Soc. · 2007 · 129
68. Sakamoto Y. · J. Am. Chem. Soc. · 2004 · 126 · 813810.1021/ja0476258 ↗
69. Tang M. L. · J. Am. Chem. Soc. · 2009 · 131 · 526410.1021/ja809659b ↗
70. Facchetti A. · J. Am. Chem. Soc. · 2004 · 126 · 1348010.1021/ja048988a ↗
71. Wang Y. · Org. Lett. · 2008 · 10 · 330710.1021/ol8003468 ↗
72. Chesterfield R. J. · J. Phys. Chem. B · 2004 · 108 · 1928110.1021/jp046246y ↗
73. Schemidt R. · J. Am. Chem. Soc. · 2009 · 131 · 621510.1021/ja901077a ↗
74. Norton J. E. · J. Am. Chem. Soc. · 2008 · 130 · 1237710.1021/ja8017797 ↗
75. Verlaak S. · Phys. Rev. B: Condens. Matter. Mater. Phys. · 2007 · 75 · 115127/110.1103/PhysRevB.75.115127 ↗
76. Ruiz Delgade M. C. · J. Am. Chem. Soc. · 2010 · 132 · 337510.1021/ja908173x ↗
77. Tsao H. N. · Adv. Mater. · 2008 · 20 · 271510.1002/adma.200702992 ↗
78. Avlasevich Y. · Chem.—Eur. J. · 2007 · 13 · 655510.1002/chem.200700523 ↗
79. Qian H. · J. Am. Chem. Soc. · 2008 · 130 · 1797010.1021/ja807803j ↗
80. Schenning A. P. H. J. · Chem. Commun. · 2005 · 324510.1039/b501804h ↗
81. Würthner F. · Chem. Commun. · 2004 · 14 · 156410.1039/B401630K ↗
82. Zang L. · Acc. Chem. Res. · 2008 · 41 · 159610.1021/ar800030w ↗
83. Briseno A. L. · Mater. Today · 2008 · 11 · 3810.1016/S1369-7021(08)70055-5 ↗
84. Xin H. · J. Am. Chem. Soc. · 2008 · 130 · 542410.1021/ja800411b ↗
85. Xin H. · Chem. Mater. · 2008 · 20 · 619910.1021/cm801324m ↗
86. Xin H. · ACS Nano · 2010 · 4 · 186110.1021/nn9014906 ↗
87. Briseno A. L. · Nano Lett. · 2007 · 7 · 284710.1021/nl071495u ↗
88. Che Y. · J. Am. Chem. Soc. · 2007 · 129 · 723410.1021/ja071903w ↗
89. Balakrishnan K. · J. Am. Chem. Soc. · 2005 · 127 · 1049610.1021/ja052940v ↗
90. Lee D.-C. · Chem. Commun. · 2008 · 363610.1039/b806084c ↗
91. Briseno A. L. · Chem. Mater. · 2008 · 20 · 471210.1021/cm8010265 ↗
92. Briseno A. L. · Nature · 2006 · 444 · 91310.1038/nature05427 ↗
93. de Boer R. W. I. · Phys. Stat. Solidi(a) · 2004 · 201 · 130210.1002/pssa.200404336 ↗
94. Gershenson M. E. · Rev. Mod. Phys. · 2006 · 78 · 97310.1103/RevModPhys.78.973 ↗
95. Agrawal A. K. · Macromolecules · 1991 · 24 · 680610.1021/ma00025a044 ↗
96. Agrawal A. K. · Macromolecules · 1993 · 26 · 89510.1021/ma00057a003 ↗
97. Jenekhe S. A. · Science · 1994 · 265 · 76510.1126/science.265.5173.765 ↗
98. Osaheni J. A. · Macromoleclues · 1994 · 27 · 73910.1021/ma00081a018 ↗
99. Murgatroyd P. N. · J. Phys. D · 1970 · 3 · 148810.1088/0022-3727/3/10/416 ↗
100. Mott N. F. · 1970