Учёные заглянули в материалы на молекулярном уровне

Используя мощные рентгеновские лучи, которые проницают вплоть до молекулярного уровня органических материалов, используемых в печатной электронике, учёные выяснили, почему некоторые материалы по своим свойствам лучше, чем другие, сообщает «NanoWork.org».

Их результаты, опубликованные в журнале «Натуральные материалы» (Nature Materials), могут привести к более дешёвым и более эффективным для печати электронным устройствам.

«Эта работа является очень важной, так как она помогает нам раскрыть новые подробности, а именно, как можно добиться высокой производительности транзисторов и солнечных батарей с полимерами», - сказал профессор Майкл Чабиник из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (UC Santa Barbara). Совместно с аспирантом химии из «UCSB» - Джастином Кокраном и физиками из Северной Каролины - Харальдом Аде и Брайаном Коллинз он намеревался узнать, какие материалы и при каких этапах обработки способны снабдить нас максимальной производительностью.

В этой работе также участвовала международная группа учёных из австралийского Университета Монаш (Monash University) и «Univeristat Erlangen-Numberg», находящегося в Германии.

Печатная электроника - это процесс, использующий довольно распространённые методы печати, при которых на проводящие поверхности наносятся чернила, содержащие органические молекулы, создавая схемы для различных электронных устройств, в том числе солнечных батарей, дисплеев и даже люминесцентную одежду.

Этот процесс происходит намного быстрее и является более дешёвым, по сравнению с обычными традиционными методами производства аналогичной продукции, а также он способен проложить путь к созданию таких устройств, которые будут более доступными для потребителей среднего класса.

Тем не менее, до недавнего времени, процесс выбора этих органических материалов, а также действий, которые нужно предпринять для повышения их эффективности, являлись загадкой.

Учёными была разработана техника, позволяющая с использованием мощных рентгеновских лучей заглянуть в эти органические вещества на молекулярном уровне. Они обнаружили, что исполнение материала было связано с его молекулярным выравниванием и что это выравнивание контролировало простые методы, такие как нагревание и молекулярные взаимодействия на поверхностных уровнях.

«Мы обнаружили, что с увеличением выравнивания между молекулами в транзисторах, также росла их производительность», - говорит Коллинз. «В случае с солнечными батареями выравнивание молекул происходит на границах разделения фаз в устройстве, которое может быть ключом к более эффективному сбору света. В обоих случаях это был первый шаг, когда кто-то смог реально наблюдать за происходящем в материале на молекулярном уровне».

Исследователи надеются, что новая рентгеновская техника обеспечит лучшей перспективой в природе органических материалов, используемых в печатной электронике.

«Мы надеемся, что этот метод предоставит исследователям и производителям лучшее понимание основных принципов этих материалов», - говорит Коллинз.