У органической электроники много преимуществ: она недорогая, гибкая и легкая, она не требует каких-либо ограниченных ресурсов. Что касается приложений, мы ограничены только нашим воображением.
С тех пор, как в 2000 году был открыт феномен проводящих и полупроводниковых пластиков, который был удостоен Нобелевской премии, полимеры претерпели значительные изменения. Их слабость по-прежнему — скорость; пластмассы проводят заряд медленнее, чем, например, кремний.Полимер состоит из длинных цепей углеводорода, в которых связаны другие элементы, которые придают пластику его свойства.
Исследования продолжаются, и исследователи и разработчики в химической промышленности разработали новые полимеры с лучшими характеристиками.«В полимерах последнего поколения заряд переносится в два-три раза быстрее, — поясняет д-р Симоне Фабиано, исследователь лаборатории органической электроники Университета Линчёпинга, кампус Норрчёпинг.
Он является ведущим автором статьи, публикуемой в Proceedings of the National Academy of Sciences, PNAS.До сих пор люди пытались заставить полимерные цепи лежать как можно более упорядоченными. Идея состоит в том, что заряду должно быть легко прыгать между цепями, если они организованы рядами. Доктор Фабиано сравнивает полимерные цепи со спагетти, которые вы пытаетесь выстроить рядом друг с другом, а не запутывать все вместе, как когда их вытаскивают из горшка.
Но, к своему удивлению, во время экспериментов исследователи наблюдали, что заряд, кажется, перемещается в неупорядоченном полимере так же быстро, как и в упорядоченном кристаллическом.Вместе с коллегами из Лаборатории органической электроники в Норрчёпинге и Стэнфорде, Калифорния, доктор Фабиано выяснил, почему это происходит.
Они показали, что кристалличность, степень структурного порядка в твердом теле, на самом деле не играет роли в скорости проводимости полимера.«Мы видим, что новое поколение полимеров имеет такие мелкие дефекты, что заряд быстрее движется по цепочке, а не прыгает между цепями. Для носителя заряда требуется меньше энергии для перемещения по цепочке, чем для перехода к соседнему.
Таким образом, полимер является более быстрым проводником », — объясняет Симоне Фабиано.Вместо этого, идеальная ситуация, по-видимому, заключается в том, что полимер имеет некоторую степень беспорядка и что полимерные цепи время от времени агрегируются, то есть они пересекаются друг с другом, чтобы облегчить переход.
Чтобы еще больше повысить проводимость проводящих и полупроводниковых полимеров, а также разработать более быстрые электронные компоненты, доктор Фабиано возлагает теперь надежду на химиков.«Речь идет о дизайне на молекулярном уровне.
Они могут продолжать уменьшать дефекты и сосредоточиться на обеспечении лучшего контакта полимерных цепей друг с другом, а не на формировании больших кристаллов, расположенных по порядку».