p Polímeros semicondutores são um grupo indisciplinado, mas os engenheiros da Universidade de Michigan desenvolveram um novo método para colocá-los na linha que pode abrir caminho para mais barato, mais verde, eletrônicos de plástico "pintados". p "Esta é pela primeira vez uma camada fina, conduzindo, filme altamente alinhado para alto desempenho, Pintável, eletrônicos de plástico graváveis ​​diretamente, "disse Jinsang Kim, Professor de ciência e engenharia de materiais da U-M, que liderou a pesquisa publicada em Materiais da Natureza .

p Semicondutores são o ingrediente principal para processadores de computador, células solares e telas de LED, mas eles são caros. Semicondutores inorgânicos como o silício requerem altas temperaturas acima de 2, 000 graus Fahrenheit e sistemas de vácuo caros para processamento em eletrônicos, mas semicondutores orgânicos e plásticos podem ser preparados em uma bancada de laboratório básica.

p O problema é que as operadoras cobram, como elétrons, não podem se mover através de plásticos quase tão facilmente quanto eles podem se mover através de semicondutores inorgânicos, Kim disse. Parte da razão para isso é porque cada molécula de polímero semicondutor é como um fio curto, e esses fios são dispostos aleatoriamente.

p "A mobilidade de carga ao longo das cadeias de polímero é muito mais rápida do que entre os polímeros, "Kim disse.

p Para aproveitar a boa condução ao longo dos polímeros, grupos de pesquisa têm tentado alinhá-los em uma rodovia carregada de carga, mas é um pouco como tentar arranjar linguine nanoscópico.

p O grupo de Kim abordou o problema fazendo polímeros semicondutores mais inteligentes. Eles queriam uma solução de polímero líquido que pudesse escovar sobre a superfície, e as moléculas se alinham automaticamente umas com as outras na direção do traço, montagem em filmes semicondutores de camada fina de alto desempenho.

p Primeiro, eles projetaram os polímeros para serem escorregadios - polímeros comuns que se aglomeram como macarrão achatado deixado na geladeira, Kim disse. Ao escolher polímeros com um toque natural, a equipe evitou que eles se grudassem na solução. Mas, para alinhar durante a pincelada, os polímeros precisavam se atrair sutilmente. Superfícies planas fariam isso, então a equipe projetou seu polímero para destorcer à medida que o solvente secava.

p Eles impediram os polímeros não alinhados de formar grandes pedaços, adicionando braços flexíveis que se estendiam para os lados do plano, polímero semelhante a fio. Esses braços impediam um contato muito próximo entre os polímeros, enquanto o volume dos braços evitava que eles se prendessem uns aos outros. Polímeros com essas propriedades se alinharão na direção de uma força aplicada, como o puxão de um pincel.

p "É um grande avanço, "Kim disse." Nós estabelecemos um princípio de projeto molecular completo de polímeros semicondutores com capacidade de alinhamento direcionado. "

p E funciona. A equipe fez moléculas que combinavam com seu design e construiu um dispositivo para espalhar a solução de polímero sobre superfícies como vidro ou um filme plástico flexível. A força da lâmina de silício, movendo-se a uma velocidade constante através do polímero líquido, foi o suficiente para alinhar as moléculas.

p A equipe então transformou o filme semicondutor em um transistor simples, uma versão dos componentes eletrônicos que constituem os processadores de computador. O dispositivo demonstrou a importância do alinhamento do polímero, mostrando que os portadores de carga se moviam 1, 000 vezes mais rápido na direção paralela à pincelada da lâmina de silicone do que quando cruzavam a direção da pincelada.

p "Ao combinar o princípio de design molecular estabelecido com um polímero que tem uma mobilidade de transportador de carga intrínseca muito boa, acreditamos que fará uma grande diferença na eletrônica orgânica, ", disse ele." Estamos atualmente desenvolvendo um método de fabricação versátil para realizar eletrônicos de plástico pintáveis ​​de alto desempenho em várias escalas de comprimento de nanômetros a metros. "

p Kim acredita que a técnica funcionará igualmente bem com pontas de caneta em escala atômica ou grandes aplicadores semelhantes a espátulas para fazer eletrônicos de todos os tamanhos, como telas de LED ou revestimentos que absorvem luz para células solares.

p O artigo é intitulado "Um princípio de design molecular de polímeros conjugados líquido-cristalinos liotrópicos com capacidade de alinhamento direcionado para eletrônicos plásticos."