В декабре 2011 г. в журнале Nature назад инженеры Стэнфордского университета сообщили об открытом ими способе получения «напряженных органических полупроводников», имеющих повышенную мобильность зарядов. Это важное достижение создавало предпосылки для появления гибких электронных устройств, однако управлять процессом сборки и кристаллизации органических молекул, формирующих такие материалы, научились лишь спустя два года.

Об этом в журнале Nature Communications сообщили профессор химических технологий Стэнфорда Чжэнань Бао (Zhenan Bao) и ее коллеги.

Эксперимент, призванный прояснить – в результате чего происходит формирование кристаллической решетки со столь полезными электронными свойствами, был осуществлен с привлечением Арама Амассяна (Aram Amassian), эксперта по характеризации тонких органических пленок, и доцента университета KAUST (King Abdullah University of Science and Technology) из Саудовской Аравии.

Обычно кристаллизация происходит за считанные доли секунды. Для того, чтобы детальнее изучить этот процесс, ученые использовали камеры скоростной рентгеновской съемки в сочетании с мощным синхротронным источником рентгеновского излучения CHESS (Cornell High Energy Synchrotron Source), предоставленным Корнелльским университетом.

Отснятое видео при замедленном воспроизведении наглядно продемонстрировало, каким образом органические молекулы формируют различные типы упорядоченных структур в кристаллах.

Было установлено, что быстрое испарение растворителя в сочетании с малой толщиной слоя жидкости способствуют образованию кристаллической решетки, близкой к идеальной.

Главной же находкой исследователей стало то, что при уменьшении толщины жидкой пленки, достаточном для наступления, так называемого режима «заключения» (confinement), тип формируемого кристалла можно задавать с беспрецедентной точностью. Кристаллический полиморфизм контролировался в экспериментах тонкой настройкой параметров «заключения» – изменением толщины жидкого слоя путем использования растворителей с различными размерами молекул.