«Быстрые» полимеры — еще один шаг к органической электронике

Открытие проводящих и полупроводящих полимеров, удостоенное Нобелевской премии в 2000 году, привело к стремительному росту числа исследований в этом направлении во всем мире. Известные сегодня устройства органической электроники имеют много привлекательных качеств — дешевизну, гибкость и небольшой вес. Однако их главная слабость заключается в низкой скорости переноса зарядов, по сравнению, например, с кремнием.

Недавно, в Трудах Национальной Академии Наук США (PNAS) появилась статья, посвященная открытию полимеров с улучшенной подвижностью зарядов. Ее главный автор, доктор Симонэ Фабиано (Simone Fabiano) из Лаборатории органической электроники Университета Линчепинг (Швеция) утверждает, что в новых материалах перенос зарядов происходит в два-три раза быстрее, чем в последнем поколении проводящих полимеров.

До сих пор исследователи пытались максимально упорядочить полимерные цепочки, чтобы носители зарядов могли перескакивать между рядами. Однако, Фабиано сравнивает по трудоемкости выравнивание углеводородных цепочек в полимерах с задачей распрямления клубка вареных спагетти.

Поэтому, понятно облегчение ученых, когда они, к своему удивлению, установили экспериментально, что заряды, судя по всему, способны путешествовать в неорганизованном полимере ничуть не хуже, чем в упорядоченном подобии органического кристалла.

Объяснить почему это происходит, ученым удалось вместе с коллегами из Стэнфорда. Они показали, что степень кристаллического порядка не имеет никакого влияния на скорость электрического тока в полимере.

«Мы видим, что новое поколение полимеров имеет столь небольшие дефекты, что заряд движется быстрее по цепочкам, чем перескакивая между ними. Для носителя заряда становится энергетически более выгодным перемещаться по цепочке, чем переходить на соседнюю, и это делает полимер более быстрым проводником», — поясняет Фабиано.

С точки зрения авторов статьи, теперь идеальной представляется такая конфигурация полимера, в которой присутствует некоторая степень беспорядка, и цепочки время от времени перепутываются — это упрощает переход между ними в точках пересечения.

Дальнейшие надежды улучшения электропроводности полимерных проводников и полупроводников Фабиано возлагает на химиков. «Все определяется строением на молекулярном уровне. Они могут продолжить уменьшать дефекты и сосредоточиться на улучшении контакта между полимерными цепочками, вместо того, чтобы пытаться формировать крупные кристаллы», — считает он.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI