Billig, flexibla och hållbara plasthalvledare kommer snart att bli verklighet tack vare ett genombrott av kemister vid University of Waterloo.

Professor Derek Schipper och hans team vid Waterloo har utvecklat ett sätt att göra konjugerade polymerer, plast som leder elektricitet som metaller, med en enkel dehydreringsreaktion vars enda biprodukt är vatten.

"Naturen har använt denna reaktion i miljarder år och industrin mer än hundra, sa Schipper, en professor i kemi och en kanadensisk professor i organisk materialsyntes. "Det är en av de billigaste och mest miljövänliga reaktionerna för att tillverka plast."

Schipper och hans team har framgångsrikt tillämpat denna reaktion för att skapa poly(hetero)arener, en av de mest studerade klasserna av konjugerade polymerer som har använts för att göra lätta, lågkostnadselektronik som solceller, LED-skärmar, och kemiska och biokemiska sensorer.

Dehydrering är en vanlig metod för att göra polymerer, en kedja av repeterande molekyler eller monomerer som länkar ihop som ett tåg. Naturen använder uttorkningsreaktionen för att göra komplexa sockerarter från glukos, samt proteiner och andra biologiska byggstenar som cellulosa. Plasttillverkare använder den för att göra allt från nylon till polyester, billigt och i häpnadsväckande bulk.

"Syntes har varit ett långvarigt problem inom detta område, ", sa Schipper. "En dehydreringsmetod som vår kommer att effektivisera hela processen från upptäckt av nya derivat till kommersiell produktutveckling. Ännu bättre, reaktionen fortskrider relativt snabbt och vid rumstemperatur."

Konjugerade polymerer upptäcktes först av Alan Heeger, Alan McDonald, och Hideki Shirakawa i slutet av 1970-talet, så småningom gav dem Nobelpriset i kemi år 2000.

Forskare och ingenjörer upptäckte snabbt flera nya polymerklasser med många kommersiella tillämpningar, inklusive en halvledande version av materialet; men framstegen har avstannat när det gäller att nå marknader till stor del eftersom konjugerade polymerer är så svåra att göra. Flerstegsreaktionerna involverar ofta dyra katalysatorer och ger miljöfarliga restprodukter.

Schipper och hans team fortsätter att perfekta tekniken samtidigt som de arbetar med att utveckla dehydreringssyntesmetoder för andra klasser av konjugerade polymerer. Resultaten av deras forskning hittills dök upp nyligen i tidskriften Kemi - En europeisk tidskrift .