Uudenlainen polymeeri, jolla on kaksi puolta ja kierre

Osakan yliopiston tutkijat luovat kiraalisia puolijohtavia polymeerejä, jotka tuottavat erittäin spin-polarisoituja sähkövirtoja ja avaavat mahdollisuuksia energiatehokkaalle elektroniikalle.

Tietyn spin-orientaation omaavien elektronien ensisijaisen siirron synnyttämillä spin-polarisoiduilla virroilla on monia hyödyllisiä fysikaalisia ominaisuuksia, mutta oikeiden materiaalien löytäminen spin-polarisoitujen virtojen tuottamiseksi on ollut haasteellista.

Tutkijat valjastavat nyt kiraalisuutta molekyylitasolla luodakseen edistyneitä materiaaleja, jotka ohjaavat elektronien liikettä ja tasoittavat tietä tulevaisuuden energiatehokkaille teknologioille.

Osakan yliopiston tiimi ilmoitti luoneensa uuden kiraalisten puolijohtavien polymeerien perheen, jonka molekyylirakenteet kiertyvät kuin vasen- tai oikeakätiset spiraalit.

”Lähestymistapamme on käyttää molekyylirakennetta elektronien spinin hallitsemiseen”, sanoo tutkimuksen pääkirjoittaja Fumitaka Ishiwari. ”Sen sijaan, että käyttäisimme kookkaita magneettisia materiaaleja, hyödynnämme orgaanisten materiaalien valtavaa joustavuutta.”

Toisin kuin monet olemassa olevat spin-selektiiviset materiaalit, jotka ovat riippuvaisia harvinaisista tai magneettisista komponenteista, kehitetyt polymeerit ovat kevyitä, hiilipohjaisia puolijohteita, joista voidaan valmistaa ohutkalvoja vakiintuneilla prosessointitekniikoilla. Niiden yhteensopivuus orgaanisen elektroniikan valmistusprosessin kanssa tekee niistä lupaavia ehdokkaita tulevaisuuden sovelluksiin.

”Kyvykkyydellä tuottaa tehokkaasti spinpolarisoituja virtoja voisi olla laajoja vaikutuksia kehittyviin energiateknologioihin”, Ishiwari huomauttaa. ”Tällaiset virrat voivat parantaa aurinkoenergian muuntamisen ja muiden energiankeruuprosessien tehokkuutta.”

Tiimi jatkaa näiden kiraalisten molekyylien potentiaalin tutkimista kustannustehokkaiden ja kestävien materiaalien tuottamiseksi. Muuntamalla luonnon elegantit käänteet elektronien käyttäytymistä hallitsevaksi strategiaksi tutkijat muuttavat yhden luonnon vanhimmista suunnitteluperiaatteista seuraavan sukupolven elektroniikan perustaksi.

Aiheesta aiemmin:

Polymeerikatodi orgaanisille alumiini-ioni akuille

Pehmeitä ferrosähköistä ja puolijohteisia muoveja