Nossos smartphones, tablets, todos os computadores e biossensores melhoraram devido ao rápido aumento da eficiência dos semicondutores.

Desde a virada do século 21, orgânico, ou à base de carbono, semicondutores surgiram como uma importante área de interesse para os cientistas porque são baratos, abundante e leve, e eles podem conduzir corrente de maneiras comparáveis ​​aos semicondutores inorgânicos, que são feitos de óxidos de metal ou silício.

Agora, cientistas de materiais do California NanoSystems Institute da UCLA descobriram uma maneira de tornar os semicondutores orgânicos mais poderosos e eficientes.

Sua descoberta foi a criação de uma estrutura aprimorada para um tipo de semicondutor orgânico, um bloco de construção de um polímero condutor chamado tetraanilina. Os cientistas mostraram pela primeira vez que os cristais de tetraanilina podem crescer verticalmente.

O avanço pode eventualmente levar a uma tecnologia amplamente aprimorada para capturar energia solar. Na verdade, poderia literalmente remodelar as células solares. Os cientistas poderiam criar "antenas de luz" - finas, dispositivos semelhantes a postes que podem absorver luz de todas as direções, o que seria uma melhoria em relação ao amplo de hoje, painéis planos que só podem absorver a luz de uma superfície.

O estudo, liderado por Richard Kaner, distinto professor de química e bioquímica e ciência e engenharia de materiais, foi publicado recentemente online pela revista ACS Nano .

A equipe da UCLA cultivou os cristais de tetraanilina verticalmente a partir de um substrato, assim, os cristais se ergueram como espigões em vez de ficarem planos, como acontecem quando são produzidos com as técnicas atuais. Eles produziram os cristais em uma solução usando um substrato feito de grafeno, um nanomaterial que consiste em grafite extremamente fino - medindo a espessura de um único átomo. Os cientistas já haviam cultivado cristais verticalmente em materiais semicondutores inorgânicos, incluindo silício, mas fazê-lo em materiais orgânicos tem sido mais difícil.

A tetraanilina é um material desejável para semicondutores por causa de suas propriedades elétricas e químicas particulares, que são determinados pela orientação de cristais muito pequenos que contém. Dispositivos como células solares e fotossensores funcionam melhor se os cristais crescerem verticalmente, porque os cristais verticais podem ser empacotados de forma mais densa no semicondutor, tornando-o mais poderoso e mais eficiente no controle da corrente elétrica.

"Esses cristais são análogos a organizar uma mesa coberta com lápis espalhados em um copo de lápis, "disse Yue" Jessica "Wang, um ex-aluno de doutorado da UCLA que agora é um pós-doutorado na Universidade de Stanford e foi o primeiro autor do estudo. "A orientação vertical pode economizar muito espaço, e isso pode significar menor, eletrônicos pessoais mais eficientes em um futuro próximo. "

Uma vez que Kaner e seus colegas descobriram que poderiam guiar a solução de tetraanilina para fazer crescer cristais verticais, eles desenvolveram um método de uma etapa para o crescimento altamente ordenado, cristais alinhados verticalmente para uma variedade de semicondutores orgânicos usando o mesmo substrato de grafeno.

"A chave era decifrar as interações entre semicondutores orgânicos e grafeno em vários ambientes de solvente, "Disse Wang." Assim que entendemos esse mecanismo complexo, o crescimento de cristais orgânicos verticais tornou-se simples. "

Kaner disse que os pesquisadores também descobriram outra vantagem do substrato de grafeno.

"Essa técnica nos permite padronizar cristais onde quisermos, "ele disse." Você poderia fazer dispositivos eletrônicos a partir desses cristais semicondutores e aumentá-los precisamente em padrões intrincados necessários para o dispositivo que você deseja, como transistores de filme fino ou diodos emissores de luz. "