p (PhysOrg.com) - Dois cientistas que trabalham na Europa abriram caminho para uma eletrônica de plástico aprimorada, desenvolvendo uma técnica que pode ser usada para obter imagens de misturas de plástico em nanoescala simultaneamente no corpo do material e na superfície. p Células solares de plástico de baixo custo, telas mais brilhantes, e uma vida útil mais longa da bateria para telefones celulares e leitores eletrônicos são alguns resultados previsíveis, já que os fabricantes podem usar o método para entender melhor os materiais que usam.

p Chris McNeill da Universidade de Cambridge (Reino Unido) e Ben Watts do Instituto Paul Scherrer (Suíça) são os pesquisadores por trás da descoberta publicada em Comunicações Macromoleculares Rápidas . Eles emitem radiação síncrotron em misturas de polímeros para obter imagens sofisticadas de raios-X de vários comprimentos de onda da maior parte da mistura de polímeros, e ao mesmo tempo coletar os elétrons formados pela interação dos raios X com a superfície da amostra. A segunda imagem pode ser comparada diretamente com a primeira para ver as diferenças na distribuição dos componentes no corpo do filme e na superfície.

p A parte de imagem de superfície funciona porque quaisquer fotoelétrons formados na maior parte do material são absorvidos antes de atingirem a superfície, e, portanto, apenas aqueles formados na superfície estão livres para deixar o material e criar um sinal, que é “pequeno, mas mensurável ”.

p Watts explica que "os raios-X que brilham na amostra são" sintonizados com o átomo de carbono ", causando os polímeros, que são principalmente de carbono, para “ressoar de uma forma que os faça absorver muito mais luz em determinados comprimentos de onda do que seria de esperar. Esta ressonância entre a luz e o átomo também é muito sensível à maneira como os átomos estão ligados entre si ... resultando em [alto] contraste entre os materiais poliméricos que, de outra forma, parecem quase idênticos. ” Um exemplo é mostrado na imagem.

p “Em Cambridge, estamos interessados ​​no uso de polímeros semicondutores para aplicações em células solares, diodos emissores de luz (LEDs), e transistores, ”Diz McNeill. “Como é o caso em outras áreas da ciência de polímeros, a mistura de dois polímeros semicondutores às vezes permite que você atinja propriedades ou funções que não podem ser alcançadas com um único polímero. A eficiência das células solares de polímero e LEDs é muito melhorada por meio da mistura, e estamos particularmente interessados ​​em como a microestrutura do filme afeta o desempenho do dispositivo. Ser capaz de gerar imagens não apenas da estrutura em massa, mas também da estrutura da superfície é fundamental, como são as superfícies que se conectam aos eletrodos (e ao mundo externo), era altamente desejável ter uma técnica que nos ajudasse a entender como as estruturas de superfície e em massa estão conectadas. ”

p Ambos os cientistas estudaram no mesmo grupo na Austrália antes de seguir caminhos diferentes; McNeill em busca de seu interesse em semicondutores orgânicos, e Watts his em caracterização baseada em síncrotron. Sua experiência em áreas complementares significava que eles estavam a par das questões atuais no campo da eletrônica de plástico, enquanto estavam cientes de novas oportunidades para caracterização avançada de materiais.

p McNeill:“Em certo sentido, todos os componentes necessários para tal experimento estão disponíveis há algum tempo, e exigiu a realização desta oportunidade e a montagem dos componentes. Agradecemos Rainer Fink da Universität Erlangen-Nürnberg pela primeira demonstração da viabilidade do experimento ... Houve alguns desafios técnicos em ter que suprimir os fotoelétrons sendo emitidos de outras partes do experimento, a fim de detectar apenas aqueles que vêm da amostra, mas estes foram superados principalmente por meio da persistência obstinada e meticulosidade de Ben. ”

p Eles vêem o trabalho como beneficiando não apenas aqueles que trabalham com polímeros semicondutores, que são necessários para eletrônicos de plástico, mas todos os tipos de misturas de polímeros de película fina. Também pode haver aplicações em outros produtos orgânicos, mas não polímero, misturas ou outros materiais onde "a caracterização da superfície e volume é crucial."

p As próximas etapas envolvem estender a análise da estrutura da superfície para "uma análise quantitativa completa", de acordo com McNeill, “Isso exigiria imagens de múltiplas energias de fótons de raios-X”. Mas os tempos de exposição mais longos exigidos podem danificar as superfícies em estudo. “Também estamos aplicando nossa técnica ao estudo de filmes de polímero semicondutor policristalino que fornecerá uma visão sobre a interação entre a microestrutura do filme e o transporte de carga nesses dispositivos.”