Avancerade röntgentekniker har avslöjat nya strukturella detaljer om det specifika arrangemanget av atomer i konjugerade polymerer, en viktig klass av material som används i lysdioder, organiska solceller, transistorer, sensorer och termoelektriska kraftenheter.

Konjugerade polymerer är organiska makromolekyler med en ovanlig elektronisk struktur, en ryggrad med alternerande enkel- och dubbelbindningar, vilket ger intressant, användbara optiska och elektriska egenskaper.

På grund av en oordning i arrangemanget av atomer i konjugerade polymerer, användning av direkta metoder, såsom konventionell röntgendiffraktion, avslöjar endast begränsad information.

Forskare från Monash University under ledning av prof Christopher McNeill, i samarbete med amerikanska medarbetare vid Brookhaven National Laboratory, har visat att resonant röntgendiffraktion utförd vid röntgenenergier som resonerar med svavelatomer i polymeren kan skilja mellan olika typer av packningsstrukturer i konjugerade polymerer.

Forskningen publicerades i Journal of the American Chemical Society och fick en insida på baksidan av publikationen.

Instrumentforskaren Dr. Lars Thomsen sa att spektroskopi med nära kantabsorption (NEXAFS) som utfördes på mjuk röntgenspektroskopi vid Australian Synchrotron gav spektroskopisk information som var nödvändig för analys av resonansdiffraktionsdata.

Thomsen har samarbetat om strukturell undersökning av konjugerade polymerer med hjälp av synkrotrontekniker med McNeill, Professor i materialvetenskap och teknik vid Monash University i många år.

Resonanta diffraktionsmätningar utfördes vid NSLS-II vid Brookhaven National Lab i USA av författaren Guillaume Freychet.

"Konjugerade polymerer har en ringstruktur, som bensen, med orbitaler som kommer ut ovanför och under ringarna. Elektronerna rör sig genom orbitalerna, "förklarade Thomsen.

"Om du har en enhet som har ett par elektroder på vardera sidan och ett konjugerat polymerskikt däremellan, du vill att alla polymerer ska orienteras i samma riktning, så att elektronerna kan röra sig fritt från en elektrod till den andra, " han lade till.

"NEXAFS kan ge dig information om polymerernas inriktning med avseende på ytan, " han sa.

"När du använder organiska polymerer i en enhet, det är viktigt att anpassa molekylerna på ett visst sätt för att få bästa prestanda, "förklarade Thomsen.

Thomsen sa att energiområdet för experimentet var lite längre än vad som vanligtvis används på instrumentet, men de kunde skaffa data med bra resultat.