Läpimurtoja orgaaniselle elektroniikalle

Chalmersin teknillisen yliopiston tutkijat ovat löytäneet yksinkertaisen uuden konstin, joka voisi kaksinkertaistaa orgaanisen elektroniikan tehokkuuden.

Orgaanisten eli hiilipohjaisten puolijohteiden ongelmana on ollut seostusprosessin heikkous.

OLED-näytöt ovat miltei ainoa markkinoilla jo oleva sovellus. Muita sovelluksia ei ole vielä toteutettu, mikä johtuu osittain siitä, että orgaaniset puolijohteet eivät ole toistaiseksi olleet riittävän tehokkaita.

Seostus orgaanisissa puolijohteissa tapahtuu redox-reaktion kautta. Tämä tarkoittaa, että seostusmolekyyli vastaanottaa elektronin puolijohteesta, mikä lisää puolijohteen sähkönjohtavuutta. Mitä enemmän seostavia molekyylejä, joiden kanssa puolijohde voi reagoida, sitä suurempi on johtokyky - ainakin tiettyyn rajaan asti, jonka jälkeen johtavuus pienenee.

Tällä hetkellä seostettujen orgaanisten puolijohteiden tehokkuusrajan on tosiasiassa märittänyt se, että seostusmolekyylit ovat kyenneet vaihtamaan vain yhden elektronin kukin.

Mutta nyt professori Christian Müller ja hänen ryhmänsä yhdessä muiden seitsemän yliopiston kollegoiden kanssa osoittavat, että on mahdollista siirtää kaksi elektronia jokaiseen seostusmolekyyliin.

"Tämän kaksinkertaisen dopingprosessin avulla puolijohde voi kaksinkertaistaa tehokkuutensa", toteaa artikkelin ensimmäisen kirjoittaja David Kiefer.

Christian Müllerin mukaan tämä innovaatio ei perustu suuriin teknisiin saavutuksiin. Sen sijaan se on enemmänkin vain tapa nähdä asioita, joita muut eivät ole nähneet. Tutkijat ovat aiemmin keskittyneet vain sellaisten materiaalien tutkimiseen, jotka sallivat vain yhden redox-reaktion molekyyliä kohti.

Löytö voisi erityisesti tehostaa tekniikoita, jotka eivät nykyään ole riittävän kilpailukykyisiä, jotta ne saataisiin markkinoille.

Myös Wienin teknisen yliopiston tutkijat ovat paneutuneet aiheeseen.

Polymeerityyppi, jonka sidosryhmänä näytetään rikkiä eli S-PPV, on pidetty teoreettisesti lupaavana moniin sovelluksiin, mutta sitä on ollut lähes mahdotonta tuottaa teknisestä näkökulmasta.

TU Wienin tiimi on nyt onnistunut tunnistamaan uuden kemiallisen synteesimenetelmän S-PPV:n valmistamiseksi. Tämä tuotantoprosessi on nyt myös patentoitu.

Synteesissä käytetään edullisia perusmateriaaleja eikä siinä tarvita palladiumkatalyyttejä tai vastaavia kalliita välivaiheita. Menetelmää voidaan laajentaa teollisiin määriin.

S-PPV:t ovat myös suhteellisen myrkyttömiä ja biologisesti yhteensopivia, mikä tekee niistä erinomaiset ehdokkaat käytettäväksi lääketieteellisissä sovelluksissa.

Aiheesta aiemmin:

Nanorakenteinen porttieriste orgaanisille ohutkalvotransistoreille

Uusi murros muistiteknologiassa

Vauhtia muovielektroniikalle