p Químicos e cientistas de polímeros que colaboram no relatório Amherst da Universidade de Massachusetts em Nature Communications esta semana que eles identificaram pela primeira vez uma propriedade inesperada em uma molécula semicondutora orgânica que poderia levar a materiais mais eficientes e econômicos para uso em telas de telefones celulares e laptops, por exemplo, e em dispositivos optoeletrônicos, como lasers, díodos emissores de luz e comunicações de fibra óptica. p O físico-químico Michael Barnes e o cientista de polímeros Alejandro Briseño, com alunos de doutorado Sarah Marques, Hilary Thompson, Nicholas Colella e a pesquisadora de pós-doutorado Joelle Labastide, descobriu a propriedade, separação direcional de carga intrínseca, em nanofios cristalinos de um semicondutor orgânico conhecido como 7, 8, 15, 16-tetraazaterrileno (TAT).

p Os pesquisadores viram não apenas uma separação eficiente de cargas no TAT, mas uma direcionalidade muito específica que Barnes diz "é bastante útil. Adiciona controle, então não estamos à mercê de movimentos aleatórios, o que é ineficiente. Nosso artigo descreve um aspecto da física nanoscópica dentro de cristais individuais, uma estrutura que tornará mais fácil o uso dessa molécula para novas aplicações, como em dispositivos que usam entrada de luz polarizada para comutação óptica. Nós e outros exploraremos imediatamente essa direcionalidade. "

p Ele adiciona, "Observar a separação intrínseca de cargas não acontece em polímeros, até onde sabemos, isso só acontece nesta família de pequenos conjuntos cristalinos de moléculas orgânicas ou nanofios. Em termos de aplicação, estamos agora explorando maneiras de organizar os cristais em um padrão uniforme e, a partir daí, podemos ligar ou desligar as coisas dependendo da polarização óptica, por exemplo."

p Contudo, a equipe da UMass Amherst acredita que a propriedade não é uma raridade exclusiva deste material, mas que vários materiais potencialmente o compartilham, tornando as descobertas na TAT interessantes para uma ampla variedade de pesquisadores, Barnes diz. Tipos semelhantes de observações foram observados em cristais de pentaceno, ele observa, que mostram algo semelhante, mas sem direcionalidade. Neste trabalho apoiado pelo Departamento de Energia dos EUA e pelo Centro de Manufatura Hierárquica da UMass Amherst, eles propõem que o efeito vem de uma interação de transferência de carga nos nanofios condutores de carga da molécula que podem ser programados.

p Na visão convencional de colheita de energia solar com materiais orgânicos ou orgânicos à base de carbono, o químico explica, os cientistas entenderam que as camadas orgânicas ativas em funcionamento nos dispositivos absorvem luz, o que leva a um estado de excitação conhecido como exciton. Neste mecanismo, o exciton migra para um limite de interface onde se separa em uma carga positiva e negativa, liberando a tensão para ser usada como energia. "Nesta visão, você espera que a luz seja bem absorvida para que a transferência seja eficiente, " ele diz.

p Em trabalhos anteriores, Barnes, Briseño e outros na UMass Amherst trabalharam para controlar o tamanho do domínio dos materiais para corresponder ao que se acreditava ser a distância que um exciton pode viajar no tempo que leva para irradiar, ele adiciona. "Tudo isso com base na ideia de que o mecanismo de separação de carga é extrínseco, que uma força motriz externa separa as cargas, ", ele observa. O objetivo era eliminar a necessidade dessa interface."

p Mais recentemente, Briseño e seus colegas chegaram a um ponto na síntese de cristais em que seus dispositivos baseados em polímero não funcionavam da maneira que desejavam, ele relata. Briseño pediu a Barnes e seus colegas que usassem sua instrumentação especial de medição para investigar. Barnes e seus colegas encontraram um defeito estrutural que Briseño poderia consertar. "Fornecemos alguns diagnósticos a ele para melhorar o crescimento de seus cristais, "Barnes diz.

p "Disto, notamos pistas de que havia coisas muito interessantes acontecendo, que nos levou à descoberta, "Barnes acrescenta." É divertido quando a ciência funciona dessa maneira. Foi um relacionamento mutuamente benéfico muito bom. "

p "O que a natureza nos trouxe foi algo realmente muito mais rico e interessante do que qualquer coisa que poderíamos ter previsto. Achamos que seria qualitativamente semelhante às observações anteriores, talvez diferente em detalhes quantitativos, mas a história real é muito mais interessante. Neste material, eles descobriram que a maneira como ele empacota os cristais dá origem à sua própria separação, uma propriedade intrínseca do material cristalino. "