В МГУ получили дешевые органические материалы для гибкой электроники

Изображение: пресс-служба МГУ им. М.В. Ломоносова

На физическом факультете МГУ вырастили органические полупроводниковые кристаллы с рекордно высокой светоизлучательной способностью. Новые материалы можно использовать для создания гибкой и прозрачной электроники, а использованный учеными метод синтеза значительно дешевле аналогов.

Органическая электроника — одна из самых модных областей материаловедения. Ученые исследуют электропроводящие полимеры, олигомеры и другие органические соединения, способные заменить привычные проводники и полупроводники (вроде кремния) в современной электронике. Материалы органической электроники могут быть биосовместимыми, прозрачными и гибкими, а процесс их синтеза удобней, чем для неорганики: незначительно изменяя условия, можно получать вещества с совершенно разными свойствами для создания, например, органических солнечных батарей, светоизлучающих диодов (OLED) или транзисторов.

Именно условия синтеза исследовали авторы новой работы. Сейчас органические полупроводниковые кристаллы получают путем кристаллизации из пара. Этот метод сложен и дорог, но считается, что только так можно получить чистые, свободные от примесей материалы с хорошими свойствами. В группе под руководством Дмитрия Паращука на физическом факультете МГУ показали, что это не так.

В своей работе физики использовали тиофен-фениленовые олигомеры, синтезированные их коллегами из МГУ и Института синтетических полимерных материалов РАН. Кристаллы на их основе ученые получали методом выращивания из раствора (похожим образом в школе на уроках химии или естествознания учат выращивать кристаллы соли).

Характеристики созданных таким способом материалов оказались даже лучше, чем у кристаллов, полученных с помощью дорогостоящей кристаллизации из пара. Их квантовый выход (важная характеристика для материалов светоизлучающих диодов, показывающая их эффективность) достигает 60% против 38% для «паровых» кристаллов.

«Мы уже нашли причины такого высокого квантового выхода, но еще не готовы их обнародовать. Это дело нашего будущего исследования», — приводит слова Дмитрия Паращука пресс-служба МГУ. Новые материалы можно в перспективе использовать для создания органических транзисторов, управляемых светом, или органических лазеров.

Свою работу ученые проводили вместе с коллегами из других российских и нидерландских институтов. Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Applied Materials and Interfaces.

Помимо всех прочих плюсов материалы органической электроники обладают еще одним уникальным свойством: они могут проводить не только электроны и «дырки», как неорганика, но также и ионы — заряженные атомы. Именно за счет ионных токов, например, распространяются сигналы по нейронам, а потому органическая электроника может стать мостом между современными компьютерами и живыми существами. Так, в конце 2015 года шведские ученые с помощью электропроводящих полимеров научились переключать цвет листов розы, а в ее черенке сделали простейшую логическую схему на основе органических транзисторов.
Теги:

Читать еще на Чердаке: