Moderne en opkomende toepassingen op verschillende gebieden hebben creatieve toepassingen gevonden voor organische dunne films (TF's); enkele prominente voorbeelden zijn sensoren, fotovoltaïsche systemen, transistoren, en opto-elektronica. Echter, de methoden die momenteel beschikbaar zijn voor het produceren van TF's, zoals chemische dampafzetting, zijn duur en tijdrovend, en vereisen vaak sterk gecontroleerde omstandigheden. Zoals men zou verwachten, het maken van TF's met specifieke vormen of dikteverdelingen is nog uitdagender. Omdat het ontgrendelen van deze aanpasbaarheid vooruitgang zou kunnen stimuleren in veel geavanceerde toepassingen, onderzoekers onderzoeken actief nieuwe benaderingen voor de fabricage van TF.

In een recente studie gepubliceerd in Internationale editie van Angewandte Chemie , een team van wetenschappers van Tokyo Tech vond een slimme en ongecompliceerde strategie om organische TF-patronen te produceren met een controleerbare vorm en dikte. Het onderzoek werd geleid door universitair hoofddocent Shinsuke Inagi, wiens groep zich heeft verdiept in het potentieel van bipolaire elektrochemie voor de fabricage van polymere TF. In deze eigenaardige tak van elektrochemie, een geleidend voorwerp is ondergedompeld in een elektrolytische cel, en het elektrische veld dat wordt gegenereerd door de elektroden van de cel zorgt ervoor dat er een potentiaalverschil ontstaat over het oppervlak van het object. Deze elektrische potentiaal kan groot genoeg zijn om chemische reacties op het oppervlak van het geïntroduceerde (en nu bipolaire) object te veroorzaken. Opmerkend dat de potentiaalverdeling op het bipolaire object tegelijkertijd afhangt van meerdere factoren, Het team van prof. Inagi had eerder deze techniek gebruikt om een ​​goede mate van beheersbaarheid te bereiken in gefabriceerde polymere TF's.

Nutsvoorzieningen, Yaqian Zhou, een doctoraat kandidaat in het team van Prof. Inagi, heeft bipolaire elektrochemie gecombineerd met een unieke strategie die in de jaren tachtig is ontwikkeld door Dr. Saji en collega's, ook van Tokyo Tech. Deze andere methode, genaamd "elektrolytische micelverstoring (EMD), " bestaat in feite uit het inkapselen van een organische verbinding in bolvormige structuren die micellen worden genoemd, welke zijn, zoals sommige zeep en wasmiddelen, samengesteld uit oppervlakteactieve moleculen. Deze oppervlakteactieve moleculen zijn speciaal omdat ze de neiging hebben om gemakkelijk elektronen te verliezen wanneer ze zich in de buurt van een positief geladen elektrode bevinden; dit destabiliseert de micellen en maakt de organische verbindingen vrij die erin gevangen zitten, die zich vervolgens ophopen en een film vormen.

Het team gebruikte speciale bipolaire elektrochemische cellen met verschillende configuraties om de potentiaalverdeling die draadloos op een plaat werd opgewekt, te regelen. creëren, bijvoorbeeld, een spanningsgradiënt langs een richting of een cirkelvormig gebied met een positieve potentiaalzone. Vervolgens introduceerden ze micellen geladen met een gewenste organische verbinding. De vangst is dat deze micellen vaker "knalden" op de meer positief geladen gebieden op de bipolaire plaat. Dus, terwijl ze hun lading loslieten, de dunne films die zich automatisch vormden leken sterk op de geïnduceerde spanningsverdeling, biedt een interessante mate van aanpasbaarheid. "We zijn erin geslaagd om een ​​verscheidenheid aan dikte-gradiënt en circulaire organische dunne films te produceren in proof-of-concept-experimenten, die de validiteit van onze voorgestelde aanpak bevestigde, " benadrukt prof. Inagi.

Deze nieuwe strategie is opmerkelijk goedkoop en maakt aanpasbare dunne films veel toegankelijker. Bovendien, zoals prof. Inagi uitlegt, de techniek is niet beperkt tot organische moleculen en zou compatibel kunnen worden gemaakt met polymeren en koolstofmaterialen. "We hebben een veelbelovende tool ontwikkeld voor verschillende toepassingen die afhankelijk zijn van dunne films, niet alleen op het gebied van luminescentie, maar ook voor meer geavanceerde gebieden zoals biosensorsystemen, vanwege de vereiste organische oplosmiddelvrije en milde omstandigheden, " concludeert hij. Hopelijk, verdere verbeteringen van deze gecombineerde techniek zullen helpen om dunne films te produceren die aan allerlei praktische eisen kunnen voldoen.