Onderzoekers van de Universiteit van Tsukuba hebben een nieuw op koolstof gebaseerd elektrisch apparaat gemaakt, π-ion-geltransistors (PIGT's) met behulp van een ionische gel gemaakt van een geleidend polymeer. Dit werk kan leiden tot goedkopere en betrouwbaardere flexibele printbare elektronica.

Organische geleiders, dit zijn op koolstof gebaseerde polymeren die elektrische stromen kunnen geleiden, hebben het potentieel om de manier waarop elektronische apparaten worden vervaardigd radicaal te veranderen. Deze geleiders hebben eigenschappen die kunnen worden afgestemd via chemische modificatie en kunnen gemakkelijk worden afgedrukt als circuits. Vergeleken met de huidige silicium zonnepanelen en transistors, systemen op basis van organische geleiders kunnen flexibel en eenvoudiger te installeren zijn. Echter, hun elektrische geleidbaarheid kan drastisch worden verminderd als de geconjugeerde polymeerketens ontregeld raken door onjuiste verwerking, waardoor hun vermogen om te concurreren met bestaande technologieën aanzienlijk wordt beperkt.

Nutsvoorzieningen, een team van onderzoekers onder leiding van de Universiteit van Tsukuba heeft een nieuwe methode ontwikkeld om de elektrische eigenschappen van organische geleiders te behouden door een 'iongel' te vormen. In dit geval, het oplosmiddel rond de poly(para-fenyleenthynyleen) (PPE)-ketens werd vervangen door een ionische vloeistof, die vervolgens in een gel veranderde. Met behulp van confocale fluorescentiemicroscopie en scanning-elektronenmicroscopie, de onderzoekers konden de morfologie van de organische geleider verifiëren.

"We hebben aangetoond dat de interne structuur van onze π-ion-gel een nanovezelnetwerk van PPE is, die zeer goed is in het betrouwbaar geleiden van elektriciteit", zegt auteur professor Yohei Yamamoto.

Naast het optreden als draden voor gedelokaliseerde elektronen, de polymeerketens sturen de stroom van mobiele ionen, die kunnen helpen ladingsdragers naar de koolstofringen te verplaatsen. Hierdoor kan stroom door het hele volume van het apparaat stromen. De resulterende transistor kan in minder dan 20 microseconden in- en uitschakelen als reactie op spanningsveranderingen, wat sneller is dan elk eerder apparaat van dit type.

"We zijn van plan deze vooruitgang in supramoleculaire chemie en organische elektronica te gebruiken om een ​​hele reeks flexibele elektronische apparaten te ontwerpen, " legt professor Yamamoto uit. De snelle responstijd en hoge geleidbaarheid maken de weg vrij voor flexibele sensoren die genieten van het fabricagegemak dat wordt geassocieerd met organische geleiders, zonder in te boeten aan snelheid of prestatie.