Onderzoekers van de Oregon State University kijken naar een zeer duurzaam organisch pigment, al honderden jaren door mensen gebruikt in kunstwerken, als een veelbelovende mogelijkheid als halfgeleidermateriaal.

Bevindingen suggereren dat het een duurzame, goedkoop, gemakkelijk te fabriceren alternatief voor silicium in elektronische of opto-elektronische toepassingen waar de krachtige mogelijkheden van silicium niet vereist zijn.

Opto-elektronica is technologie die werkt met het gecombineerde gebruik van licht en elektronica, zoals zonnecellen, en het pigment dat wordt bestudeerd is xylindeïne.

"Xylindeïne is mooi, maar kan het ook nuttig zijn? Hoeveel kunnen we eruit persen?" zei Oksana Ostroverkhova, natuurkundige van de Oregon State University. "Het functioneert als elektronisch materiaal, maar niet geweldig, maar er is optimisme dat we het beter kunnen maken."

Xylindien wordt uitgescheiden door twee houtetende schimmels van het geslacht Chlorocibori. Elk hout dat door de schimmels is geïnfecteerd, krijgt een blauwgroene kleur, en ambachtslieden hebben eeuwenlang door xylindeïne aangetast hout gewaardeerd.

Het pigment is zo stabiel dat decoratieve producten die een half millennium geleden zijn gemaakt nog steeds hun kenmerkende kleur vertonen. Het is bestand tegen langdurige blootstelling aan hitte, ultraviolet licht en elektrische spanning.

"Als we het geheim kunnen achterhalen waarom die door schimmels geproduceerde pigmenten zo stabiel zijn, we een probleem kunnen oplossen dat bestaat met organische elektronica, "Ostroverkhova zei. "Ook, veel organische elektronische materialen zijn te duur om te produceren, dus we willen iets goedkoops doen op een milieuvriendelijke manier die goed is voor de economie."

Met de huidige fabricagetechnieken, xylindeïne heeft de neiging om niet-uniforme films te vormen met een poreuze, onregelmatig, "rotsachtige" structuur.

"Er is veel variatie in prestaties, "zei ze. "Je kunt eraan sleutelen in het lab, maar je kunt er niet echt op grote schaal een technologisch relevant apparaat van maken. Maar we hebben een manier gevonden om het gemakkelijker te verwerken en een fatsoenlijke filmkwaliteit te krijgen."

Ostroverkhova en medewerkers in OSU's colleges of Science and Forestry vermengden xylindeïne met een transparant, niet-geleidend polymeer, polymethylmethacrylaat), afgekort tot PMMA en ook wel bekend als acrylglas. Ze druppelen oplossingen van zowel ongerept xylindeïne als een xlyindeïne-PMMA-mengsel op elektroden op een glazen substraat om te testen.

Ze ontdekten dat het niet-geleidende polymeer de filmstructuur sterk verbeterde zonder een nadelig effect op de elektrische eigenschappen van xylindeïne. En de gemengde films vertoonden zelfs een betere lichtgevoeligheid.

"Precies waarom dat gebeurde, en de potentiële waarde ervan in zonnecellen, is iets dat we in toekomstig onderzoek zullen onderzoeken, "Zei Ostroverkhova. "We zullen ook kijken naar het vervangen van het polymeer door een natuurlijk product - iets duurzaams gemaakt van cellulose. We zouden het pigment uit de cellulose kunnen laten groeien en een apparaat kunnen maken dat helemaal klaar is voor gebruik.

"Xylindeïne zal nooit silicium verslaan, maar voor veel toepassingen het hoeft silicium niet te verslaan, "zei ze. "Het zou goed kunnen werken voor het storten op grote, flexibele ondergronden, zoals voor het maken van draagbare elektronica."

Dit onderzoek, wiens bevindingen onlangs werden gepubliceerd in MRS-vooruitgang , vertegenwoordigt het eerste gebruik van een door schimmel geproduceerd materiaal in een elektrisch apparaat met dunne film.

"En er zijn nog veel meer materialen, "Zei Ostroverkhova. "Dit is slechts de eerste die we hebben onderzocht. Het zou het begin kunnen zijn van een hele nieuwe klasse van organische elektronische materialen."