Organiska material som kan leda laddning har potential att användas i en mängd olika spännande applikationer, inklusive flexibla elektroniska enheter och billiga solceller. Dock, hittills, endast organiska ljusemitterande dioder (OLED) har gjort kommersiella effekter på grund av brister i förståelsen för organiska halvledare som har begränsade förbättringar av laddningsbärarens rörlighet. Nu har ett internationellt team med forskare från Osaka University demonstrerat mekanismen för laddningsrörlighet i en organisk enkristall. Deras resultat publiceras i Vetenskapliga rapporter .

I ett försök att förbättra laddningsbärarens rörlighet i organiska kristaller, stor uppmärksamhet har fokuserats på att förstå hur den elektroniska strukturen hos organiska enkristaller möjliggör förflyttning av laddning. Att analysera högordnade enkristaller istället för prover som innehåller många defekter och störningar ger den mest exakta bilden av hur laddningsbärarna rör sig i det organiska materialet.

Forskarna analyserade en enda kristall av rubren, som, på grund av dess höga laddningsrörlighet, är ett av de mest lovande ledande organiska materialen. Dock, trots rubrens popularitet, dess elektroniska struktur är inte väl förstådd. De fann att teoribaserade slutsatser som nåtts i tidigare arbeten var felaktiga på grund av molekylära vibrationer vid rumstemperatur som är en följd av materialets flexibilitet.

"Vi har visat en ny mekanism som inte observeras för traditionella oorganiska halvledarmaterial, "förklarar motsvarande författare Kazuyuki Sakamoto." Oorganiska halvledare som kisel, som ofta används inom elektronik, är i allmänhet hårda, oflexibla material; därför, vissa antaganden för dessa material översätts inte till organiska ledande material som är mer flexibla. "

Den framgångsrika beredningen av ett ultrahögkvalitativt enkelt rubrenkristallprov gjorde att experiment kunde utföras som gav en definitiv jämförelse med tidigare data. Experimenten belyste begränsningarna i tidigare antaganden och avslöjade påverkan av andra faktorer som elektrondiffraktion och molekylära vibrationer.

"Genom att på ett tillförlitligt sätt demonstrera rumstemperaturbeteendet för ett organiskt ledande material och omforma tankarna bakom tidigare slutsatser som har dragits, vi har gett en mycket tydligare grund för forskning framöver, "Professor Sakamoto förklarar." Vi hoppas att denna insikt kommer att påskynda utvecklingen av flexibla ledande enheter med ett brett utbud av spännande funktioner. "