p Os 10, O 000º artigo publicado pela Diamond Light Source pode mudar fundamentalmente o panorama da tecnologia ao permitir uma nova geração de dispositivos. Este estudo apresenta uma nova maneira de olhar para a quiralidade em filmes finos de polímero que são importantes para a eletrônica. Ele apresenta insights disruptivos em filmes de polímero quirais, que emitem e absorvem luz polarizada circularmente, e oferece a promessa de alcançar avanços tecnológicos importantes, incluindo telas de alto desempenho, Imagem 3-D e computação quântica. Essas descobertas foram publicadas recentemente em Nature Communications . p A quiralidade é uma propriedade de simetria fundamental do universo. Vemos pares de imagens espelhadas para canhotos (LH) e destros (RH) em tudo, desde caracóis e pequenas moléculas até galáxias espirais gigantes. A luz também pode ter quiralidade. Como a luz está viajando, seu campo elétrico interno pode girar para a esquerda ou direita criando polarização circular LH ou RH. A capacidade de controlar e manipular este quiral, luz polarizada circularmente apresenta oportunidades em optoeletrônica de próxima geração (Figuras 1a e 1b). Contudo, a origem dos grandes efeitos quirópticos em filmes finos de polímero (Figuras 1c e 2) permaneceu indescritível por quase três décadas. Neste estudo, um grupo de pesquisadores do Imperial College London, a Universidade de Nottingham, a Universidade de Barcelona, Diamond Light Source e o J.A. A Woollam Company utilizou a linha de luz de dicroísmo circular de radiação síncrotron (B23) da Diamond e a fonte de luz avançada na Califórnia.

p "Este estudo inovador mostra como os recursos do Diamond podem ser usados ​​para estudar processos que normalmente ocorrem longe de nosso alcance. As descobertas da equipe apresentam um roteiro para a introdução de propriedades quirópticas em mais dispositivos eletrônicos no futuro, "diz o professor Laurent Chapon, diretor de ciências físicas da Diamond.

p O dicroísmo circular (CD) tem uma história surpreendentemente longa. No século 19, Cientistas franceses observaram que as moléculas quirais que não se sobrepõem à sua imagem no espelho absorvem luz polarizada circularmente à esquerda e à direita de maneira diferente, dependendo de sua configuração (como para os aminoácidos L ou D) e também do caráter manual de sua estrutura. Na década de 1960, os cientistas perceberam que o CD poderia ser extremamente útil para o estudo de intrincadas estruturas materiais. A linha de luz B23 da Diamond é dedicada ao CD e gera um micro feixe monocromático altamente colimado exclusivo de ultravioleta de vácuo (UV) à luz visível.

p Para este estudo, a equipe de pesquisa combinou estudos de CD ultravioleta na Diamond com medições de espalhamento de raio-X suave de borda K de carbono ressonante na fonte de luz avançada.

p "Usando uma combinação de métodos espectroscópicos e sondas estruturais, os pesquisadores questionaram a validade da interpretação dos dados até agora desses filmes de polímero, "explica o professor Giuliano Siligardi, cientista principal da linha de luz na linha de luz B23 de Diamond.

p Anteriormente, pensava-se que os grandes efeitos quirópticos observados nesses filmes de polímero eram causados ​​por quiralidade estrutural como a observada na fase cristalina líquida colestérica. Contudo, este estudo mostra que - sob condições relevantes para a fabricação do dispositivo - eles são causados ​​pelo acoplamento magneto-elétrico que gera a atividade ótica natural desses polímeros.

p Dra. Jessica Wade, autor principal do artigo, diz, "Este estudo apresenta uma nova maneira de olhar para a quiralidade em filmes finos de polímero, o que é importante para a eletrônica. A descoberta de que o acoplamento magneto-elétrico - e não a quiralidade estrutural de longo alcance - é responsável pelos grandes efeitos quirópticos permitirá o projeto racional de polímeros para uma ampla gama de aplicações de dispositivos. "

p Todos os experimentos foram realizados em condições relevantes para aplicações do mundo real, com espessuras de camada ativa ( <200 nm) que permitem a produção de eletrônicos altamente eficientes.

p "Nossas descobertas informarão o projeto de novos polímeros e arquiteturas de dispositivos onde a estrutura química e a conformação do backbone foram otimizadas para maximizar o acoplamento magneto-elétrico, permitindo fortes efeitos quirópticos sem a necessidade de alinhamento e camadas ativas excessivamente espessas. Os protocolos de fabricação otimizados em B23 - tempo de recozimento, temperatura (Fig. 2), etc — já resultaram na realização de monitores e fotodetectores altamente eficientes, e continuamos a investigar esses sistemas com a nova funcionalidade Diamond B23 Mueller Matrix Polarimeter (MMP). "

p Professor Sir David Stuart, diretor de ciências da vida da Diamond e chefe adjunto de biologia estrutural da Universidade de Oxford, diz, "Como uma das instalações científicas mais avançadas do mundo, Diamond se esforça para possibilitar a ciência que muda o mundo todos os dias. Uma parte importante de nossa missão é ajudar na publicação de artigos e resultados dos experimentos feitos aqui para o domínio público. Este 10 inovador, 000ª publicação exemplifica a importância da cooperação internacional entre scientiss e instalações, bem como as ligações vitais entre a pesquisa fundamental, ciência aplicada e as tecnologias que movem a humanidade para a frente. "