Nauka

Elastyczna elektronika w rękach Polaków

Ostatnia aktualizacja: 15.11.2010 12:46
Cienkie jak papier, zwijane w rulon wyświetlacze i inne urządzenia. Przełom możliwy dzięki elektronice organicznej, której właściwości badają Polacy.

Materiały organiczne zmienią oblicze elektroniki. Urządzenia staną się nie tylko tańsze, cieńsze i lżejsze, ale także zyskają cechy niespotykane dotychczas. Wyświetlacze będzie można zwijać w rulon lub wytwarzać z przezroczystych elementów i nanosić bezpośrednio na szyby, na przykład w samochodach. Zanim elastyczna elektronika zdobędzie masowy rynek, należy jednak poznać zasady rządzące powstawaniem cienkich warstw półprzewodników organicznych.

Istotnego postępu dokonała grupa naukowców z Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk, Politechniki Warszawskiej i Komisariatu do spraw Energetyki Atomowej w Grenoble. - Zbadaliśmy, jak w warstwach zmienia się organizacja cząsteczek w zależności od ich długości. Dzięki temu rozumiemy, dlaczego krótsze cząsteczki łączą się w uporządkowane struktury dwuwymiarowe, a bardzo długie cząsteczki tworzą chaotyczne agregacje. Ten ostatni, niekorzystny efekt potrafimy teraz skutecznie eliminować – mówi prof. Robert Nowakowski z Grupy Badawczej Mikroskopii i Spektroskopii Instytutu Chemii Fizycznej PAN.

Cząsteczki organiczne mogą przewodzić prąd równie dobrze jak metale. W metalach chmura elektronów może się jednak poruszać w dowolnym kierunku, podczas gdy nośniki prądu w cząsteczkach organicznych przemieszczają się wzdłuż tzw. sprzężonych wiązań podwójnych. Taka organizacja materiałów organicznych sprawia, że przepływ prądu jest ograniczony do ruchu tylko w jednym kierunku. Odpowiedzią może być użycie szczególnego rodzaju związków wielkocząsteczkowych – oligomerów – w których cząsteczki mają naturalną skłonność do samoporządkowania.

/ Badanie samoorganizacji w cienkich warstwach polimerów za pomocą skaningowego mikroskopu tunelowego w Instytucie Chemii Fizycznej PAN w Warszawie, źr. IChF PAN, Grzegorz Krzyżewski.

 

Naukowcy uważają, że w przyszłości organiczne układy elektroniczne będą zbudowane z uporządkowanych warstw cząsteczek, które zagwarantują dużą ruchliwość nośników prądu. Sprawi to, że nawet w wygiętym urządzeniu elektronicznym prąd popłynie w określonym kierunku. - Chemicy z PW przygotowali nam nowe polimery i oligomery, pochodne tiofenu. Badania strukturalne i mikroskopowe cienkich warstw tych związków wykazały jednak, że są one nieuporządkowane - tłumaczy prof. Nowakowski. By dowiedzieć się dlaczego tak się dzieje, naukowcy z IChF PAN opracowali unikatową metodę rozdziału mieszaniny po polimeryzacji na frakcje cząsteczek o tej samej długości. Wykorzystano w tym celu chromatografię cieczową i cienkowarstwową. Z tak otrzymanych frakcji wytwarzano następnie na podkładzie grafitowym warstwy grubości jednej cząsteczki i badano je skaningowym mikroskopem tunelowym. - Przyczyną chaosu w warstwach okazał się fakt, że wytwarza się je z mieszaniny makrocząsteczek o różnych długościach, z których każda dąży do innego typu uporządkowania – mówi Tomasz Jaroch z IChF PAN.
 
Uporządkowanie cząsteczek w warstwie jest konsekwencją ich budowy. Nawet niewielka zmiana w budowie meru (elementu, który powielany tworzy łańcuch polimeru lub oligomeru) może wpłynąć na przebieg samoorganizacji. Naukowcy zsyntetyzowali więc badany związek w nieco inny sposób. Zmniejszenie odległości między grupami węglowodorów zmieniło oddziaływania międzycząsteczkowe. W tak zsyntetyzowanych związkach nie zaobserwowano niekorzystnych efektów w samoorganizacji: cząsteczki różnej długości tworzyły uporządkowane dwuwymiarowe wyspy. Naukowcy z IChF PAN potwierdzili też eksperymentalnie, że możliwe jest przesunięcie pojedynczego oligomeru wewnątrz całej warstwy.

Wyniki badań mają istotne znaczenie praktyczne, ponieważ pozwalają przewidywać zachowanie oligomerów i polimerów ułożonych w warstwach. Polakom udało się stworzyć związek, w którym uporządkowane cząsteczki mają bardzo korzystne właściwości półprzewodnikowe. Droga do wytwarzania elektroniki organicznej stoi przed nami otworem.

Pg, mat. IChF PAN

Czytaj także

Napęd dla nanorobotów

Ostatnia aktualizacja: 11.09.2010 10:20
Polscy naukowcy odkryli cząsteczki, które mogą napędzać nanourządzenia.
rozwiń zwiń
Czytaj także

Nasi studenci są rozchwytywani

Ostatnia aktualizacja: 04.10.2010 09:00
Prof. Szmidt zapewnia, że studenci Politechniki Warszawskiej nie mają problemów ze znalezieniem pracy.
rozwiń zwiń
Czytaj także

Nobel z chemii dla twórców molekuł

Ostatnia aktualizacja: 06.10.2010 11:00
Tegorocznego Nobla w dziedzinie chemii otrzymali Richard F. Heck, Akira Suzuki i Ei-ichi Negishi.
rozwiń zwiń
Czytaj także

Microsoft też wypuścił iPhone'a (wideo)

Ostatnia aktualizacja: 21.10.2010 11:27
21 października na świecie na rynki wypuszczono telefony z Windows Phone 7 - odpowiedź koncernu Billa Gatesa na iPhone'a firmy Apple. Zobacz, jakie modele mają ten system.
rozwiń zwiń
Czytaj także

Fizycy z całego kraju w Politechnice Warszawskiej

Ostatnia aktualizacja: 19.01.2011 15:30
O fizyce i historii, czyli o powstaniu Polskiego Towarzystwa Fizycznego
rozwiń zwiń