Att hitta de bästa materialen för morgondagens elektronik är målet för professor Emanuele Orgiu vid Institut national de la recherche scientifique (INRS). Bland de material som professor Orgiu är intresserad av är några av molekyler som kan leda elektricitet. Han har demonstrerat den roll som molekylära vibrationer spelar för elektronledningen i kristaller av sådana material. Dessa resultat har tillämpningar inom elektronik, energi- och informationslagring. Studien, genomförs i samarbete med ett team från INRS och University of Strasbourg (Frankrike), publicerades i Avancerade material .

Forskarna var intresserade av att observera sambandet mellan materialstrukturen och deras förmåga att leda elektricitet. För detta ändamål, de mätte fortplantningshastigheten för elektroner i kristaller bildade av dessa molekyler. I deras studie, författarna jämförde två perylendiimidderivat, som är halvledande molekyler av intresse på grund av deras användning på flexibla enheter, smarta kläder eller vikbar elektronik. De två föreningarna som ingår i studien har liknande kemisk struktur men har mycket olika ledningsegenskaper.

Forskargruppen kunde konstatera att de olika molekylära vibrationer som komponerar materialet var ansvariga för de olika elektriska beteenden som observerades i enheter. "För att en ström ska flöda genom ett material, elektroner måste "hoppa" från en molekyl till den närliggande. Beroende på molekylernas rörelse, som beror på amplituden och energin hos de relaterade vibrationerna (kallade fononer), elektronerna kan röra sig mer eller mindre lätt genom materialet, "förklarar professor Orgiu, vars forskargrupp är den första som visar vilka vibrationer som har störst inflytande på elektronflöden.

En ad hoc -molekylär design för att få elektroner att resa snabbare

Detta genombrott banar väg för utvecklingen av ännu effektivare material för elektronik. "Genom att veta vilken typ av vibrationer som gör att laddningar lättare kan röra sig, vi förser kemister med en formel för att syntetisera rätt material, snarare än att gå in blindt, "förklarar Marc-Antoine Stoeckel. Denna forskning öppnar nya applikationer som inte kunde tänkas med kisel, det mest använda materialet inom elektronik, inklusive datorer.

Professor Orgiu samarbetade med INRS -professor Luca Razzari för att mäta molekylernas vibrationer. De två forskarna arbetar nu med en ny spektroskopisk teknik som skulle göra det möjligt för dem att visualisera vibrationerna när elektroner är närvarande. Detta gör att de kan se om laddningar påverkar molekylära vibrationer.