Forskare från Graduate School of Bio-Applications and Systems Engineering vid Tokyo University of Agriculture and Technology (TUAT) har påskyndat rörelsen av elektroner i organiska halvledarfilmer med två till tre storleksordningar. Den snabbare elektroniken kan leda till förbättrad solenergi och transistoranvändning runt om i världen, enligt forskarna. De publicerade sina resultat i septembernumret av Makromolekylär kemi och fysik .

Leds av Kenji Ogino, en professor vid Graduate School of Bio-Applications and Systems Engineering vid TUAT, Japan, teamet fann att tillsats av polystyren, allmänt känd som frigolit i Nordamerika, skulle kunna förbättra den halvledande polymeren genom att låta elektroner flytta från plan till plan snabbt. Processen, kallas hålrörlighet, är hur elektroner rör sig genom ett elektriskt fält som består av flera lager. När en molekyl saknar en elektron, en elektron från ett annat plan kan hoppa eller falla och ta dess plats.

Genom olika bildtekniker, det är ganska lätt att följa elektronspåret i de kristallbaserade strukturerna. I många halvledande polymerer, dock, det rena, definierade linjer av det kristallina skelettet flätas samman med en mycket svårare att definiera region som kallas den amorfa domänen.

"[Elektroner] transporterar i både kristallina och amorfa domäner. För att förbättra den totala elektronmobiliteten, det är nödvändigt att kontrollera arten av den amorfa domänen, " Ogino sa. "Vi fann att hål rörlighet extraordinärt förbättras genom införandet av polystyren block åtföljs av ökningen av förhållandet mellan stela amorfa domän."

Forskarna tror att sättet som den kristallina domänen ansluter inom sig själv sker mest effektivt genom den stela amorfa domänen. Tillsatsen av polystyren introducerade en mer amorf domän, men innesluten av flexibla kedjor av kol- och väteatomer. Även om kedjorna är flexibla, det ger styvhet, och en viss grad av kontroll, till den amorfa domänen.

Elektroner rörde sig två till tre gånger snabbare än normalt.

"Införandet av en flexibel kedja i semikristallina polymerer är en av de lovande strategierna för att förbättra de olika funktionaliteterna hos polymerfilmer genom att ändra egenskaperna hos den amorfa domänen, "Sade Ogino. "Vi föreslår att den stela amorfa domänen spelar en viktig roll i håltransportprocessen."

Förbättrad hålrörlighet är en kritisk faktor för att utveckla mer effektiva solenergiapparater, enligt Ogino. Nästa, Ogino och forskarna planerar att undersöka hur den förbättrade hålrörligheten påverkade andra parametrar, såsom den kemiska sammansättningen och placeringen av strukturerna i polymerfilmen.