Forskare vid University of Tsukuba har skapat en ny kolbaserad elektrisk enhet, π-jontransistorer (PIGT) med hjälp av en jonisk gel gjord av en ledande polymer. Detta arbete kan leda till billigare och mer tillförlitlig flexibel utskrivbar elektronik.

Organiska ledare, som är kolbaserade polymerer som kan bära elektriska strömmar, har potential att radikalt förändra hur elektroniska enheter tillverkas. Dessa ledare har egenskaper som kan ställas in via kemisk modifiering och kan enkelt skrivas ut som kretsar. Jämfört med nuvarande kiselsolpaneler och transistorer, system baserade på organiska ledare kan vara flexibla och enklare att installera. Dock, deras elektriska konduktivitet kan minskas drastiskt om de konjugerade polymerkedjorna blir störda på grund av felaktig behandling, vilket i hög grad begränsar deras förmåga att konkurrera med befintlig teknik.

Nu, ett team av forskare under ledning av University of Tsukuba har formulerat en ny metod för att bevara de elektriska egenskaperna hos organiska ledare genom att bilda en "jongel". I detta fall, lösningsmedlet runt poly (para-fenylenetylen) (PPE) kedjorna ersattes med en jonisk vätska, som sedan förvandlades till en gel. Med hjälp av konfokal fluorescerande mikroskopi och skanningelektronmikroskopi, forskarna kunde verifiera den organiska ledarens morfologi.

"Vi visade att den interna strukturen för vår π-jongel är ett nanofibernätverk av PPE, vilket är mycket bra på att på ett tillförlitligt sätt leda elektricitet, säger författaren professor Yohei Yamamoto.

Förutom att fungera som ledningar för delokaliserade elektroner, polymerkedjorna riktar flödet av rörliga joner, vilket kan hjälpa till att flytta laddningsbärare till kolringarna. Detta gör att ström kan flöda genom hela volymen på enheten. Den resulterande transistorn kan slå på och av som svar på spänningsförändringar på mindre än 20 mikrosekunder - vilket är snabbare än någon tidigare enhet av denna typ.

"Vi planerar att använda detta framsteg inom supramolekylär kemi och organisk elektronik för att designa en hel rad flexibla elektroniska enheter, "förklarar professor Yamamoto. Den snabba responstiden och den höga konduktiviteten öppnar vägen för flexibla sensorer som njuter av den enkla tillverkning som är förknippad med organiska ledare, utan att offra hastighet eller prestanda.