Как сообщается на сайте МГУ, в ходе работы исследователи выяснили, что молекула под названием [3]-радиален, известная науке уже около 30 лет, может использоваться при создании органических полупроводников.
Эта молекула представляет собой так называемый допант ("легирующая примесь"), добавление которого к полимерной основе существенно увеличивает ее электрическую проводимость. Подобные допанты для неорганических полупроводников разрабатываются уже в течение нескольких десятилетий, однако, по словам заведующего лабораторией инженерного материаловедения при факультете фундаментальной физико-химической инженерии МГУ Дмитрия Иванова, в отношении органических проводников это направление изучено значительно скромнее.
"Вместе с коллегами из Дрездена мы решили предложить совершенно новый тип низкомолекулярного допанта для органических полупроводников. И здесь важно было подобрать такую молекулу, чтобы она не только подходила по своим энергетическим уровням на роль допанта, но, что самое главное, важно было, чтобы допант хорошо смешивался с полимером, чтобы он при контакте с полимером не выделялся в отдельную фазу, кристаллизовавшись и фактически потеряв контакт с полимером", – рассказал Иванов.
В результате ученые обратили внимание на производную молекулы [3]-радиалена. Это небольшая плоская молекула, в которой атомы углерода соединены в структуру треугольной формы. Среди других потенциально интересных соединений [3]-радиален имеет самую подходящую по энергии незанятую молекулярную орбиталь с минимальной энергией. Это означает, что электроны относительно легко с нее соскакивают, становясь свободными зарядами и увеличивая проводимость материала, что делает [3]-радилен сильнейшим допантом для органических полупроводников.
Эксперименты с радиаленом подтвердили результаты квантово-химических расчетов, показав, что вещество прекрасно смешивается с полимерами и позволяет увеличивать их электрическую проводимость в десятки и даже сотни раз.
"Хорошее смешение нашего допанта с полимерной матрицей представляет собой, мне кажется, залог успеха в его использовании. Это позволит создавать новые классы солнечных батарей. Мы также думаем о производстве органических полевых транзисторов. Я думаю, это даст существенный толчок в развитии электронных устройств на органической основе", – отметил Иванов.
Органическая или "пластиковая" электроника – сравнительно молодое научное направление, возникшее около 15-20 лет назад. Его цель заключается в разработке электронных устройств на органических материалах. Такая электроника пока уступает стандартной кремниевой в быстродействии и менее долговечна, но превосходит ее по части легкости, тонкости, гибкости, а также прозрачности. Кроме того, пластиковая электроника значительно дешевле кремниевой.