Flexibele elektronica is tegenwoordig een van de belangrijkste trends in de technologie. De markt groeit zo snel dat deze naar verwachting in de komende tien jaar in waarde zal verdubbelen.

Extreem lichte en zelfs buigbare opto-elektronische apparatuur die voorziet, detecteert en controleert licht zal in de nabije toekomst gemeengoed worden. Er wordt veel onderzoek gedaan in deze richting, zoals geïllustreerd door een paper onlangs gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten .

Het artikel beschrijft een experimenteel en theoretisch onderzoek uitgevoerd door Braziliaanse en Italiaanse onderzoekers om de optische en elektronische eigenschappen van polythiofeen te verbeteren, een elektrisch geleidend en elektroluminescerend polymeer. Biologisch, licht, flexibel en gemakkelijk te verwerken, het is zeer aantrekkelijk in mechanische termen.

"De configuratie van polythiofeen verwerkt op de meest gebruikelijke manier, door spin-casting, is zo ongeordend dat de optische en elektronische prestaties worden aangetast. In onze studie, we wilden het materiaal op een meer geordende manier modelleren en selectiever maken in het uitstralen en absorberen van licht, " zei Marilia Junqueira Caldas, een hoogleraar aan de Universiteit van São Paulo's Physics Institute (IF-USP) in Brazilië. Caldas nam deel aan het onderzoek door bij te dragen aan het theoretische raamwerk dat de experimentele gegevens beschreef en verklaarde.

Het patroon dat ze noemde, werd verkregen via een verrassend eenvoudige stapelopstelling. Een druppel van het polymeer in oplossing werd op een substraat afgezet. Terwijl het verdampte, er werd een elastomeer stempel op geplaatst om een ​​reeks parallelle strepen te produceren, die de interne structuur van het materiaal organiseerde.

"Patroon zorgde ervoor dat het polymeer licht op een zeer voorspelbare manier absorbeerde en uitstraalde, zodat gestimuleerde lichtemissie mogelijk was bij frequenties die niet haalbaar waren met ongeordende film. Naast deze winst in selectiviteit, het resulterende apparaat was veel lichter dan andere met een vergelijkbare functie op basis van gestapelde lagen van verschillende soorten halfgeleiders, ' zei Caldas.

Ze legde de relatie tussen selectiviteit en ordening als volgt uit. "We hebben de moleculaire dynamica berekend om erachter te komen hoe het zich gedroeg in de wanordelijke fase. We hebben een reeks kronkelige, verweven en gekoppelde structuren. In deze situatie, een elektron dat door lichtinval van zijn oorspronkelijke positie is verschoven, kan verkeerd uitgelijnd raken met het gat dat in de atoomketen is achtergebleven en migreren naar verre gebieden in het binnenste van het materiaal, " ze zei.

"Dit gebeurt met een groot aantal elektronen, en lichtabsorptie en emissie zijn daardoor zeer ongeordend. Patroonvorming maakt de atoomketens bijna lineair, en elektronen en gaten zijn heel dicht bij elkaar in dezelfde ketens. De elektronen migreren en keren dan terug naar hun startpunt, waar ze licht uitstralen en absorberen."

Deze techniek organiseerde het intrinsiek ongeordende materiaal tijdens het proces van "groei, "en als zodanig het kan worden gebruikt in een breed scala aan opto-elektronische toepassingen. "Onze aanpak demonstreert een haalbare strategie om optische eigenschappen te sturen door middel van structurele controle, en de waargenomen optische winst opent de mogelijkheid om polythiofeen-nanostructuren te gebruiken als bouwstenen voor organische optische versterkers en actieve fotonische apparaten, " schrijven de auteurs in het artikel.