Pesquisadores da Escola de Graduação em Bio-aplicações e Engenharia de Sistemas da Universidade de Agricultura e Tecnologia de Tóquio (TUAT) aceleraram o movimento dos elétrons em filmes semicondutores orgânicos em duas a três ordens de magnitude. A eletrônica mais rápida pode levar a uma melhor energia solar e uso de transistores em todo o mundo, de acordo com os cientistas. Eles publicaram seus resultados na edição de setembro da Química Macromolecular e Física .

Liderado por Kenji Ogino, professor da Escola de Pós-Graduação em Bio-aplicações e Engenharia de Sistemas da TUAT, Japão, a equipe descobriu que adicionar poliestireno, comumente conhecido como isopor na América do Norte, poderia melhorar o polímero semicondutor, permitindo que os elétrons se movessem de um plano para outro rapidamente. O processo, chamada mobilidade de buraco, é como os elétrons se movem através de um campo elétrico que consiste em várias camadas. Quando uma molécula está faltando um elétron, um elétron de um plano diferente pode pular ou cair e tomar seu lugar.

Por meio de várias técnicas de imagem, é bastante fácil seguir a trilha do elétron nas estruturas baseadas em cristal. Em muitos polímeros semicondutores, Contudo, o limpo, linhas definidas do esqueleto cristalino se entrelaçam com uma região muito mais difícil de definir chamada de domínio amorfo.

"Transporte [de elétrons] nos domínios cristalino e amorfo. Para melhorar a mobilidade total do elétron, é necessário controlar a natureza do domínio amorfo, "Ogino disse." Nós descobrimos que a mobilidade do buraco melhorou extraordinariamente com a introdução do bloco de poliestireno acompanhado pelo aumento da proporção do domínio amorfo rígido. "

Os pesquisadores acreditam que a maneira como o domínio cristalino se conecta a si mesmo ocorre de maneira mais eficaz por meio do domínio amorfo rígido. A adição de poliestireno introduziu um domínio mais amorfo, mas contido por cadeias flexíveis de átomos de carbono e hidrogênio. Mesmo que as correntes sejam flexíveis, fornece rigidez, e algum grau de controle, para o domínio amorfo.

Os elétrons se moveram duas a três vezes mais rápido do que o normal.

"A introdução de uma cadeia flexível em polímeros semicristalinos é uma das estratégias promissoras para melhorar as várias funcionalidades dos filmes poliméricos, alterando as características do domínio amorfo, "Ogino disse." Propomos que o domínio amorfo rígido desempenhe um papel importante no processo de transporte do buraco. "

A mobilidade aprimorada do buraco é um fator crítico no desenvolvimento de dispositivos solares mais eficientes, de acordo com Ogino. Próximo, Ogino e os pesquisadores planejam examinar como a mobilidade aprimorada do buraco afetou outros parâmetros, como a composição química e a posição das estruturas dentro do filme de polímero.