Representação da mobilidade do portador em materiais inorgânicos duros (figura superior, transporte de banda) e sólidos orgânicos flexíveis (figura inferior, mecanismo de transporte induzido por flexibilidade). Crédito:Kazuyuki Sakamoto
Os materiais orgânicos que podem conduzir cargas têm potencial para serem usados em uma vasta gama de aplicações interessantes, incluindo dispositivos eletrônicos flexíveis e células solares de baixo custo. Contudo, Até a presente data, apenas os diodos emissores de luz orgânicos (OLEDs) tiveram um impacto comercial devido a lacunas na compreensão dos semicondutores orgânicos que limitaram as melhorias na mobilidade do portador de carga. Agora, uma equipe internacional, incluindo pesquisadores da Universidade de Osaka, demonstrou o mecanismo de mobilidade de carga em um único cristal orgânico. Suas descobertas são publicadas em Relatórios Científicos .
Em um esforço para melhorar a mobilidade do portador de carga em cristais orgânicos, atenção significativa tem sido dada ao entendimento de como a estrutura eletrônica dos monocristais orgânicos permite o movimento da carga. A análise de cristais únicos altamente ordenados em vez de amostras que contêm muitos defeitos e desordens fornece uma imagem mais precisa de como os portadores de carga se movem no material orgânico.
Os pesquisadores analisaram um único cristal de rubrene, que, devido à sua alta mobilidade de carga, é um dos materiais orgânicos condutores mais promissores. Contudo, apesar da popularidade do rubrene, sua estrutura eletrônica não é bem compreendida. Eles descobriram que as conclusões baseadas na teoria alcançadas em trabalhos anteriores eram imprecisas por causa das vibrações moleculares à temperatura ambiente que são uma consequência da flexibilidade do material.
"Demonstramos um novo mecanismo que não é observado para materiais semicondutores inorgânicos tradicionais, "explica o autor correspondente do estudo, Kazuyuki Sakamoto." Semicondutores inorgânicos, como o silício, que são amplamente usados em eletrônicos, são geralmente difíceis, materiais inflexíveis; Portanto, certas suposições feitas para esses materiais não se traduzem em materiais condutores orgânicos que são mais flexíveis. "
A estrutura de banda de um cristal único rubrene. Círculos e linhas sólidas mostram os dados experimentais presentes, e a linha tracejada mostra a banda artificial proposta em estudos anteriores. A largura de banda pequena indica a baixa mobilidade da portadora 'semelhante à banda'. Crédito:Kazuyuki Sakamoto
A preparação bem-sucedida de uma amostra de cristal de rubrene única de altíssima qualidade permitiu a realização de experimentos que forneceram uma comparação definitiva com os dados anteriores. Os experimentos destacaram as limitações das suposições anteriores e revelaram a influência de outros fatores, como difração de elétrons e vibrações moleculares.
"Demonstrando de forma confiável o comportamento de um material condutor orgânico à temperatura ambiente e reenquadrando o pensamento por trás das conclusões anteriores que foram tiradas, fornecemos uma base muito mais clara para pesquisas futuras, "O professor Sakamoto explica." Esperamos que este insight acelere o desenvolvimento de dispositivos condutores flexíveis com uma ampla gama de funções interessantes. "
