_ Dezvoltarea semiconductorilor organici cu ultrarapide electroni

Oamenii de știință au creat polimeri conductori bidimensionali care prezintă o mobilitate a electronilor comparabilă cu grafenul. Cercetările lor au fost prezentate în ediția online a revistei Chem.

Grafenul, numit „material de vis”, prezintă o mobilitate a electronilor de 140 de ori mai rapidă decât siliciul și o rezistență de 200 de ori mai mare decât oțelul. Cu toate acestea, lipsa unui band gap, care este esențial pentru reglarea curentului electric, împiedică utilizarea acestuia ca semiconductor. Cercetătorii au explorat în mod activ diverse abordări pentru a dezvolta un semiconductor care arată proprietățile excepționale ale grafenului.

O abordare promițătoare este dezvoltarea polimerilor conductori. Cercetătorii explorează polimeri conducători cu o coloană aromatică topită, mimând structura chimică a grafenului, urmărind să obțină proprietăți excepționale. Cu toate acestea, provocările apar în timpul sintezei din cauza stivuirii interstraturilor dintre intermediarii de creștere, împiedicând creșterea adecvată a polimerului.

În această cercetare, echipa formată din profesorii Kimoon Kim și Ji Hoon Shim, Dr. Yeonsang Lee de la Departament de Chimie de la Universitatea de Știință și Tehnologie Pohang (POSTECH) și profesorul Jun Sung Kim de la Departamentul de Fizică al POSTECH și de la Centrul pentru Sisteme Electronice Artificiale de Joasă Dimensiune de la Institutul pentru Științe de Bază, au folosit triazacoronen, având o structură chimică similară cu grafenul și a introdus grupări funcționale voluminoase pendante la periferia sa.

Prin introducerea obstacolelor sterice din aceste grupuri pendante, echipa a suprimat cu succes stivuirea intermediarilor polimeri bidimensionali în timpul polimerizării monomerilor triazacoronen. Acest lucru a condus la o solubilitate crescută a intermediarilor și a facilitat sinteza polimerilor bidimensionali cu un grad mai mare de polimerizare și mai puține defecte, rezultând o conductivitate electrică remarcabilă după dopajul de tip p.

În mod remarcabil, măsurătorile magnetotransportului au arătat că transportul multi-purtător coerent cu purtători finiți de tip n arată o mobilitate excepțional de mare peste 3.200 cm2 V-1 s-1 și o lungime lungă de coerență a fazei care depășește 100 nm, în contrast puternic cu transportul purtător cu orificii cu o mobilitate de 25.000 de ori mai mică la temperaturi scăzute. Această disparitate dramatică între transportul de electroni și purtător de găuri este atribuită stărilor electronice separate spațial din apropierea nivelului Fermi, care constă din benzi dispersive și plate.

Profesorul Kimoon Kim de la POSTECH a exprimat semnificația cercetării spunând , „Am realizat o descoperire în abordarea mobilității scăzute a electronilor, o provocare majoră în semiconductorii organici și în controlul căilor de conducție pentru electroni și găuri la nivel molecular.”

„Această cercetare a aruncat lumină. privind îmbunătățirea performanței materialelor în diverse aplicații industriale, inclusiv baterii și catalizatori.”

(Fluierul)