Moderna kiselbaserade integrerade kretsar (IC) har nått de praktiska gränserna för miniatyrisering, medan användningen av organiska ämnen potentiellt kan tillåta skapandet av mikrochipelement så stora som en enda molekyl. Forskare från Russian National Research Nuclear University MEPhI (MEPhI) genomför aktivt studier inom detta område. De har nyligen publicerat resultaten av deras modelleringsförändringar i agiterade molekyler av organiska halvledare i Journal of Physical Chemistry .

Det finns flera anledningar till att organisk elektronik anses vara ett lovande område. Råvarorna för dem är lättillgängliga och användningen av organiska material gör det möjligt att göra molekylära IC-element, på så sätt föra dem närmare de inre strukturerna hos levande organismer.

En sådan lovande möjlighet är designen av riktade organiska molekylära och funktionella material. Just nu, Ryska forskare sammanfattar global erfarenhet inom dessa områden och bedriver förutsägande modellering.

"Vår grupp bedriver förutsägande modellering för organiska elektroniska material, speciellt för organisk ljusemitterande diod (OLED; används i lätta högkvalitativa skärmar som kan böjas). OLED avger ljus, när elektroner som kommer från en katod möter (elektron) hål som kommer från anoder och deltar i rekombination. Staten, när en elektron och ett hål är inbördes fästa men inte rekombineras, kallas exciton, kan pågå relativt länge, och är ofta lokaliserad i en enda molekyl, "sa Alexandra Freidzon, assistent vid National Research Nuclear University MEPhI och forskare vid Photochemistry Center i Federal Scientific Research Center.

Enligt Freidzon, migrering av en excitons kvasipartikel till angränsande molekyler gör att färgen och effektiviteten av ljusutsläpp från OLED kan kontrolleras bekvämt. För detta ändamål kan ett ljusemitterande lager placeras mellan skikt av n- och p-typ av organiska halvledare, bär elektroner respektive hål, med dessa kvasipartiklar som "möts" i mellanskiktet, engagera sig i rekombination och hålla fast vid varandra.

"Vi har studerat hur excitoner beter sig i en molekyl av en typisk hål halvledare, som också används som en matris för det emissiva skiktet, och det visade sig att excitoner inte lokaliseras på hela molekylen, men på vissa delar av det och kan migrera mellan dem. Excitons kan göra det under påverkan av små störningar, såsom de som orsakas av närvaron av en annan molekyl, "Tillade Freidzon.

MEPhI:s forskare har studerat mekanismen och hastigheten för excitons migration från ena änden av molekylen till en annan och upptäckt att migrationen går mycket snabbt bara ett sätt och det kan främjas av vissa intramolekylära fluktuationer.

Författarna till forskningsstudien tror att det nu är möjligt att studera hur närvaron av närliggande molekyler påverkar denna process och föreslå modifiering av den excitonbärande molekylen för att göra processen att överföra agitationsenergi till den utsändande molekylen mer effektiv. Sådant arbete är hjärtat i praktiskt taget design av funktionella material - forskare pekar ut materialets nyckelfunktioner och bygger sedan en modell, beskriver processen för dess funktion. Detta gör att de kan bestämma de viktigaste faktorerna som påverkar processernas effektivitet och därmed föreslå modifieringar av vissa funktionella material om det behövs.

Forskarna vid MEPhI betonar att de bara börjar förstå excitons migrationsprocess inom molekylen i organiska halvledare, men kommer snart att kunna presentera förslag på modifiering av molekylerna som används i OLED -skärmens utsända lager.