Een team van onderzoekers van het National Institute of Material Science en het Max Plank Institute for Polymer Research heeft 's werelds eerste supramoleculaire thiofeen nanosheets ontwikkeld, dat is een 2-dimensionaal organisch materiaal met een dikte van 3,5 nm.

In recente jaren, elektronische materialen met 2-dimensionale plaatstructuren zoals "Graphene" hebben veel aandacht getrokken. Echter, in het geval van grafeen, maatcontrole is moeilijk, en chemische functionalisering van het grafeenoppervlak is onmogelijk. Anderzijds, de thiofeenderivaten zijn actief onderzocht als elektronische materialen voor veldeffecttransistoren (FET), organische zonnecellen, organische elektroluminescentie (organische EL) materialen, en andere toepassingen. Echter, het productieproces van thiofeen dunne film heeft veel problemen. Bijvoorbeeld, vacuümdampdepositie vereist veel energie en dure apparatuur. Hoewel de fabricagemethode voor dunne films via een eenvoudig nat proces is ontwikkeld met behulp van een polymeeroplossing, het is moeilijk om dunne polymeerfilms met een hoge kristalliniteit te verkrijgen. In dit onderzoek, Dr. Ikeda overwon deze problemen en vond een gemakkelijke productiemethode van thiofeen nanosheets met een hoge kristalliniteit in de oplossing.

In dit werk, Dr. Ikeda ontdekte dat een alternerend copolymeer, waarin afwisselend een thiofeenderivaat en een flexibele ethyleenglycolketen zijn verbonden, wordt in sommige organische oplosmiddelen zo gevouwen dat de thiofeen-eenheden op elkaar worden gestapeld, en de gevouwen copolymeren assembleren zichzelf tot een 2-dimensionale plaatstructuur (figuur). Hoewel de lengte van het in dit werk gebruikte polymeer ongeveer 80 nm is, de dikte van het vel is slechts 3,5 nm vanwege de gevouwen conformatie van het copolymeer. Er werd bevestigd dat de rangschikking van de thiofeen-eenheden in de nanosheet dezelfde is als die welke wordt vervaardigd door vacuümopdamping van thiofeenverbindingen met een laag molecuulgewicht. Daarom, onze thiofeen nanosheets zijn geschikt voor de toepassing van organische elektronische apparaten. De laterale grootte van de nanosheet was controleerbaar door de concentratie van de polymeeroplossing af te stemmen. De chemische modificatie van het nanobladoppervlak was ook mogelijk door de andere functionele eenheid aan de uiteinden van het copolymeer te introduceren.

Aangezien het mogelijk is om monolagen te fabriceren zoals die vervaardigd door vacuümafzetting door een polymeer gewoon op te lossen in een oplosmiddel, deze methode zal leiden tot eenvoudige, goedkope en energiezuinige fabricage van apparaten. Het zelfassemblageproces via polymeervouwing dat hierin wordt vermeld, is ook van groot wetenschappelijk belang, omdat het kunstmatig de vouwing en zelfassemblage van eiwitten in de natuur reproduceert.

Deze onderzoeksprestatie is op 26 maart (lokale tijd) online gepubliceerd in het internationale wetenschappelijke tijdschrift Internationale editie van Angewandte Chemie van de Duitse Chemische Vereniging, en werd door de redactie van dat tijdschrift geselecteerd als een 'hot paper'.