Técnicas avançadas de raios-X revelaram novos detalhes estruturais sobre o arranjo específico de átomos em polímeros conjugados, uma importante classe de materiais que são usados ​​em LEDs, células solares orgânicas, transistores, sensores e dispositivos de energia termoelétrica.

Polímeros conjugados são macromoléculas orgânicas com uma estrutura eletrônica incomum, um backbone com ligações simples e duplas alternadas, que produz interessante, propriedades ópticas e elétricas úteis.

Por causa de um nível de desordem no arranjo de átomos em polímeros conjugados, o uso de métodos diretos, como difração de raios-X convencional, revela apenas informações limitadas.

Pesquisadores da Monash University liderados pelo Prof Christopher McNeill, em associação com colaboradores americanos no Laboratório Nacional de Brookhaven, demonstraram que a difração de raios-X ressonante realizada em energias de raios-X que ressoam com átomos de enxofre no polímero pode discriminar entre diferentes tipos de estruturas de empacotamento em polímeros conjugados.

A pesquisa foi publicada no Jornal da American Chemical Society e ganhou uma contracapa da publicação.

O cientista de instrumentos Dr. Lars Thomsen disse que a espectroscopia de estrutura fina de absorção próxima à borda (NEXAFS) realizada na linha de luz de espectroscopia de raios-X Soft no Síncrotron australiano forneceu informações espectroscópicas que eram necessárias para a análise dos dados de difração ressonante.

Thomsen colaborou na investigação estrutural de polímeros conjugados usando técnicas de síncrotron com McNeill, Professor de Ciência e Engenharia de Materiais na Monash University por muitos anos.

As medições de difração ressonante foram realizadas no NSLS-II no Laboratório Nacional de Brookhaven, nos Estados Unidos, pelo primeiro autor Guillaume Freychet.

"Os polímeros conjugados têm uma estrutura em anel, como benzeno, com orbitais saindo acima e abaixo dos anéis. Os elétrons se movem através dos orbitais, "explicou Thomsen.

"Se você tiver um dispositivo com alguns eletrodos de cada lado e uma camada de polímero conjugado entre eles, você quer todos os polímeros orientados na mesma direção, para que os elétrons possam se mover livremente de um eletrodo para o outro, " ele adicionou.

"A NEXAFS pode fornecer informações sobre o alinhamento dos polímeros em relação à superfície, " ele disse.

“Ao usar polímeros orgânicos em um dispositivo, é importante alinhar as moléculas de uma determinada maneira para obter o melhor desempenho, "explicou Thomsen.

Thomsen disse que a faixa de energia para o experimento estava um pouco além do que é normalmente usado no instrumento, mas eles foram capazes de adquirir dados com bons resultados.