Kisel utgör fortfarande det viktigaste materialet för tillverkning av halvledarelement som transistorer, dioder eller solceller. Under ett antal år har dock, ett intressant alternativ har funnits:vissa kolväten som också uppvisar halvledaregenskaper är nu den nya standarden för OLED -displayer för mobiltelefoner och tv -apparater. Dessutom, dessa "organiska" halvledare, som dessa kolväten också kallas, kan också användas för solceller eller transistorer. Deras stora nackdel är deras brist på stabilitet:atmosfäriskt syre förstör snabbt dessa element, det är därför de måste förpackas i ett lufttätt lock. Ett forskargrupp som leds av fysikern Serdar Sarıçiftçi från Johannes Kepler University Linz har nu uppnått ett genombrott för att lösa detta problem. I ett projekt som finansieras av den österrikiska vetenskapsfonden FWF, laget lyckades producera halvledare relaterade till indigo -pigmentet som inte bara är stabilt när det utsätts för luft, men också under vatten.
Ett mirakelmaterial som är svårt att bearbeta
"Faktiskt, vi letade efter halvledarmaterial som är biologiskt nedbrytbara, "förklarar Sarıçiftçi." Under processen stötte vi på detta bibliska material som kallas indigo. Indigo och dess derivat uppvisar verkliga halvledaregenskaper. "Det kom inte som en överraskning att indigo visade hög stabilitet:" Indigo användes, till exempel, i faraos gravar, där det fortfarande syns efter tusentals år. Och det blå i jeansmaterialet är känt för sin robusthet, "konstaterar Sarıçiftçi.
Bearbetbarhet var problemet med att använda indigo som halvledare:det är nästan olösligt, som, tillfälligtvis, förklarar delvis dess hållbarhet. Många metoder för att producera organiska halvledarelement gör, dock, kräver att materialet först löses på något sätt och sedan avsätts på ett bärarmedium. Sarıçiftçi och hans grupp lyckades göra pigmentet lösligt genom att binda flyktiga sidogrupper till indigo -molekylen. Vid uppvärmning över 100 ° C delas dessa sidogrupper av igen.
Det har tagit bort det största hindret för att använda indigo som halvledare, säger Sarıçiftçi:"Vi ser denna stabilitet hos indigo som en spelväxlare. Vi råder alla som arbetar med organiska transistorer att koncentrera sig på denna klass av material från och med nu."
Obesvarade frågor om solceller och ljusdioder
Betyder detta att hela området för organiska halvledare nu kan gå över till indigo -föreningar? Sarıçiftçi utvisar en försiktighet:"På grund av vätebindningarna, indigo har starka luminescens-släckande egenskaper. "Denna svaga bindning mellan molekyler, som spelar en viktig roll i is, har en störande effekt på optiska applikationer.
Solcellernas funktion, till exempel, bygger på att bestrålande ljus interagerar med materialet, som frigör elektroner och initierar en ström. I indigo -molekyler, dock, sådana "upphetsade" elektroniska tillstånd försvinner snabbt och omvandlas till värme innan de kan användas. Det betyder att både solceller och ljusemitterande dioder kommer att vara svåra att förverkliga med indigo-familjen av föreningar. "Vi försöker lösa detta problem, men det finns ingen riktig lösning på det, "förklarar. Sarıçiftçi. Detta är en aspekt han forskar för närvarande. Transistorer påverkas inte av sådana problem.
Elektronik för implantat
Sarıçiftçi uppfattar stor potential för indigo -material för medicinsk användning. "Vi ägnar särskild uppmärksamhet åt biokompatibiliteten för indigo-transistorer. Vi kunde visa att de kan fungera även under vatten vid olika pH-nivåer." Det betyder att de kan användas för implantat i mänsklig vävnad. "Det öppnar dörren för bioapplikationer, "observerar Sarıçiftçi. Senast publicerade hans grupp flera artiklar om denna fråga i kända tidskrifter och fick patent. 2014, han började organisera en årlig konferens om ämnet bioelektronik.
Den låga kostnaden för grundmaterialet kan också vara en avgörande fördel. "Detta kommer att vara ett argument för framtida massapplikationer, "konstaterar Sarıçiftçi.
