Moderna och nya applikationer inom olika områden har funnit kreativa användningsområden för organiska tunna filmer (TF); några framstående exempel inkluderar sensorer, solcellsanläggningar, transistorer, och optoelektronik. Dock, de metoder som för närvarande finns tillgängliga för att producera TF, såsom kemisk ångavsättning, är dyra och tidskrävande, och kräver ofta mycket kontrollerade förhållanden. Som man kan förvänta sig, att göra TF med specifika former eller tjockleksfördelningar är ännu mer utmanande. Eftersom upplåsning av denna anpassningsbarhet kan leda till framsteg i många sofistikerade applikationer, forskare undersöker aktivt nya tillvägagångssätt för TF -tillverkning.

I en ny studie publicerad i Angewandte Chemie International Edition , ett team av forskare från Tokyo Tech hittade en smart och enkel strategi för att producera organiska TF -mönster med en kontrollerbar form och tjocklek. Forskningen leds av docent Shinsuke Inagi, vars grupp har fördjupat sig i potentialen för bipolär elektrokemi för polymer TF -tillverkning. I denna speciella gren av elektrokemi, ett ledande föremål är nedsänkt i en elektrolytisk cell, och det elektriska fältet som alstras av cellens elektroder gör att en potentialskillnad dyker upp över objektets yta. Denna elektriska potential kan vara tillräckligt stor för att driva kemiska reaktioner på ytan på det införda (och nu bipolära) objektet. Noterar att potentialfördelningen på det bipolära objektet samtidigt beror på flera faktorer, Professor Inagis team hade tidigare utnyttjat denna teknik för att uppnå en god grad av kontrollerbarhet i tillverkade polymera TF.

Nu, Yaqian Zhou, en doktorsexamen kandidat i Prof. Inagis team, har kombinerat bipolär elektrokemi med en unik strategi som utvecklats på 1980 -talet av Dr Saji och kollegor, även från Tokyo Tech. Denna andra metod, kallad "elektrolytisk micellstörning (EMD), "består i grunden av inkapsling av en organisk förening inuti sfäriska strukturer som kallas miceller, vilka är, som vissa tvålar och tvättmedel, består av ytaktiva molekyler. Dessa ytaktiva molekyler är speciella genom att de tenderar att lätt förlora elektroner när de är nära en positivt laddad elektrod; detta destabiliserar micellerna och frigör de organiska föreningarna som fångas in i, som sedan ackumuleras och bildar en film.

Teamet använde speciella bipolära elektrokemiska celler med olika konfigurationer för att styra potentialfördelningen som induceras trådlöst på en platta, skapande, till exempel, en spänningsgradient längs en riktning eller ett cirkulärt område med en positiv potentialzon. De introducerade sedan miceller laddade med en önskad organisk förening. Fångsten är att dessa miceller "poppade" oftare på de mer positivt laddade områdena på den bipolära plattan. Således, när de släppte sin last, de tunna filmerna som bildades automatiskt liknade den inducerade spänningsfördelningen, ger en intressant grad av anpassningsbarhet. "Vi lyckades producera en mängd olika tjockleksgradient och cirkulära organiska tunna filmer i proof-of-concept-experiment, som bekräftade giltigheten av vårt föreslagna tillvägagångssätt, "framhäver professor Inagi.

Denna nya strategi är anmärkningsvärt billig och gör anpassningsbara tunna filmer mycket mer tillgängliga. Dessutom, som professor Inagi förklarar, tekniken är inte begränsad till organiska molekyler och kan göras kompatibel med polymerer och kolmaterial. "Vi har utvecklat ett lovande verktyg för olika applikationer som är beroende av tunna filmer, inte bara inom luminescensområdet, men också för mer sofistikerade områden som biosensorsystem, på grund av de organiska lösningsmedelsfria och milda förhållanden som krävs, "avslutar han. Förhoppningsvis ytterligare förbättringar av denna kombinerade teknik hjälper till att producera tunna filmer som kan tillgodose alla möjliga praktiska krav.