Витые органические молекулы могут служить эффективными проводниками электричества

По сравнению с обычной кремниевой электроникой, органические проводники намного легче синтезировать. Однако эти структуры страдают от пониженной электропроводности, что не позволяет использовать их в потребительских устройствах.

В Осакском университете (Япония) исследователи получили молекулярные цепочки с периодическими витками, способные проводить электрический ток лучше, чем другие подобные устройства. Это изобретение, описанное на страницах журнала Journal of the American Chemical Society, может содействовать более широкому распространению углеродной электроники.

Новые органические провода образованы из молекул олиготиофена с чередующимися одиночными и двойными химическими связями. Электронные пи-орбитали индивидуальных атомов в этих молекулах перекрываются, формируя крупные «островки».

Умышленно добавляя повороты к цепи, исследователи разбивали молекулу полимера на сегменты фиксированного размера. Благодаря тому, что они одинаково ориентированы и близки по энергии, электроны могли легко перескакивать с одного такого «островка» на другой.

По мнению авторов статьи, достигнутая мобильность зарядов может быть улучшена путём подавления флуктуаций в молекулярной цепи, способных создавать энергетические барьеры распространению электронов.

Дальнейшие эксперименты показали, что чем меньше «островки» и чем ближе они по энергии, тем лучше общая проводимость. Обнаруженная зависимость электропроводности от температуры стала подтверждением того, что в основе проводимости действительно лежит механизм перепрыгивания электронов.

«Наша работа применима к одномолекулярным проводам, а также к органической электронике в целом», — утверждает старший автор Йошиказу Тада (Yoshikazu Tada). Улучшение проводимости позволит использовать безопасные для окружающей среды нанопроволоки на углеродной основе в широком спектре электронных устройств, таких как планшеты или компьютеры.