(PhysOrg.com) -- De televisie- en computerschermen van morgen zouden helderder kunnen zijn, duidelijker en energiezuiniger dankzij een proces ontwikkeld door een team van onderzoekers uit Canada en het Oak Ridge National Laboratory van het Department of Energy.

De synthese van een geconjugeerd organisch polymeer - veel gebruikt als geleidend materiaal in apparaten zoals lichtemitterende diodes, televisies en zonnecellen - zou kunnen betekenen dat efficiënter, goedkopere elektronica.

In een paper gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences, de groep wetenschappers van ORNL en twee Canadese universiteiten schetste hun succes bij het kweken van zeer gestructureerde korte ketens van polymeer poly(3, 4-ethyleendioxythiofeen), of PEDOT. Analyse en begrip van het polymerisatieproces en de resultaten werden verschaft met behulp van ORNL-supercomputers.

De theoretische expertise van ORNL-wetenschappers Bobby Sumpter en Vincent Meunier bij het synthetiseren van het PEDOT-polymeer kan mogelijk een impact hebben op alledaagse elektronische producten. PEDOT wordt gewaardeerd in elektronische toepassingen voor de transparantie, ductiliteit en stabiliteit van het geleiden ervan, of gedoteerd, staat. Vanwege zijn rol als geleidend materiaal in organische lichtemitterende diodes, PEDOT wordt aangetroffen in veel elektronische apparaten zoals televisies en computerschermen.

Het polymeer wordt ook in veel zonnepaneelcellen gebruikt als gatenvullend materiaal. "Het is een van de meest succesvol gebruikte halfgeleidende polymeren ter wereld, ' zei Sumpter.

Het verbeteren en controleren van de moleculaire volgorde van een nanogestructureerd PEDOT-materiaal is van cruciaal belang voor de prestaties van het polymeer in elektronische toepassingen. De sterk geordende polymeerarrays zoals die door de onderzoekers zijn geconstrueerd, kunnen leiden tot verhoogde efficiëntie in een groot aantal elektronische apparaten.

Om geordende arrays van het PEDOT-polymeer te maken, het team plaatste een voorlopermolecuul op een koperkristallijn oppervlak, die hielp om de polymerisatiereactie te leiden en te initiëren. Teamlid Meunier van ORNL vergeleek het proces met het plaatsen van eieren in een eierdoos, waar de vrije energie minima, of "inspringingen, " in het koperoppervlak zorgen ervoor dat de moleculen netjes naast elkaar kunnen worden gestapeld om een ​​compacte en georganiseerde polymeerstructuur te vormen.

"De chemie en de resulterende stereochemische structuur op het oppervlak zijn zeer ongebruikelijk, " zei Sumpter. "De meeste pogingen om polymeren te synthetiseren resulteren gewoonlijk in onvolmaakte polymeerarrays met een heel andere prominente structuur."

Sumpter en Meunier van ORNL's Centre for Nanophase Materials Sciences met benoemingen in de Computer Science and Mathematics Division werkten samen aan het project door de resultaten te analyseren met een 'virtuele microscoop'. Gebaseerd op berekeningen en simulaties van de dichtheidsfunctionaaltheorie uitgevoerd op ORNL-supercomputers, de "virtuele microscopie" onthulde de sterk georganiseerde structuur van de polymeerarrays. Door de polymeervorming te onderzoeken met de conventionele middelen van scanning tunneling microscopie gecombineerd met de virtuele microscopie, het team was in staat om de constructie en hechting van PEDOT-arrays duidelijk te illustreren.

"Dit experiment definieert waar nanowetenschap over gaat - een mix van experimentele technieken gecombineerd met theoretische kennis, "Zei Meunier. "Het was een uitstekende gelegenheid om rechtstreeks met experimentatoren in contact te komen en nieuwe internationale samenwerkingen tot stand te brengen."

Hoewel het team zijn onderzoek richtte op het PEDOT-polymeer, de onderzoekers geloven dat dezelfde benadering mogelijk kan worden gebruikt om andere goed gedefinieerde polymeren te construeren.