Uutta perustaa orgaaniselle elektroniikalle

Rice Universityn uuden tutkimuksen mukaan teräksen karkaisusta ja muistimetalliseosten muodostumisesta parhaiten tunnettu transformaatio voi tapahtua myös paljon pehmeämmissä materiaaliluokissa.

Ricen yliopiston sekä Smalley-Curl-instituutin tutkijat ovat osoittaneet, että orgaaninen puolijohde voi muuttua nestekiteestä kiinteäksi kiteeksi nopean ja erittäin koordinoidun prosessin kautta, joka muistuttaa martensiittista muutosta – ilmiötä, joka perinteisesti yhdistetään kahden kiinteän kiteisen rakenteen välisiin muutoksiin.

Martensiittiset muutokset ovat epätavallisia, koska atomit tai molekyylit liikkuvat yhdessä koordinoidusti sen sijaan, että ne järjestyisivät hitaasti yksi kerrallaan. Prosessi voi tapahtua nopeasti, samalla kun uusi materiaali säilyttää jonkin verran rakenteellista "muistia" alkuperäisestä faasistaan.

”Meistä oli jännittävää nähdä, kuinka paljon nestekiteen molekyyliorganisaatiosta säilyi materiaalin muuttuessa kiinteäksi”, toteaa kemian ja biomolekyylitekniikan professori Matteo Pasquali. ”Se viittaa siihen, että voimme mahdollisesti käyttää nestekiteessä jo olemassa olevaa rakennetta eräänlaisena suunnitelmana erittäin järjestäytyneiden kiteisten materiaalien rakentamiseksi.”

Tutkijoiden mukaan tätä nestekiteiden martensiittisen kaltaisten muutosten havaintoa voitaisiin hyödyntää makroskooppisesti linjattujen orgaanisten puolijohdekiteiden kokoamiseksi, jotka tarjoavat tehokkaita, yksiulotteisia reittejä varauksen ja energian kuljetukselle elektronisissa laitteissa.

Täten työ voisi auttaa ratkaisemaan orgaanisen elektroniikan pitkäaikaisen haasteen. Toisin kuin perinteinen elektroniikka, joka perustuu suurelta osin epäorgaanisiin materiaaleihin, kuten piihin, orgaaninen elektroniikka käyttää hiilipohjaisia puolijohteita, jotka voivat olla joustavia ja mahdollisesti helpompia valmistaa. Mutta niiden suorituskyky riippuu suuresti siitä, miten niiden molekyylit ovat järjestäytyneet.

”Vaikeutena on saada orgaaniset molekyylit riviin oikealla tavalla, jotta elektronit voivat virrata niiden läpi tehokkaasti”, toteaa apulaisprofessori Kushal Bagchi sanoi. ”Tämä antaa meille mahdollisen tavan luoda tämä riviintyminen nestekiteessä, jossa sitä on helpompi hallita, ja sitten lukita se järjestyneeksi kiteeksi.”

Bagchille nestekiteet tarjoavat myös epätavallisen näkyvän tavan tutkia peruskysymyksiä siitä, miten materiaalit muuttuvat yhdestä faasista toiseen.

Aiheesta aiemmin:

Uusi dopingmenetelmä orgaanisille puolijohteille

Uusi molekyyli vihreän energian varastointiin

Itsejärjestyvä p/n-rajapinta orgaanisiin aurinkokennoihin