Figur 1:Schematisk som visar processen som möjliggör exakt kontroll av de organiska transistoregenskaperna med hjälp av ljusbestrålning. Infällningen visar ett fotografi av den slutliga enheten. Kredit:Takafumi Uemura et al.
Forskare från Sanken (The Institute of Scientific and Industrial Research) vid Osaka University och Joanneum Research (Weiz, Österrike), har visat hur exponering av en organisk polymer för ultraviolett ljus exakt kan modifiera dess elektroniska egenskaper. Detta arbete kan hjälpa till med kommersialiseringen av flexibel elektronik som kan användas för vårdövervakning i realtid, tillsammans med databehandling.
Även om de integrerade kretsarna inuti din smarta telefon är ganska imponerande, de saknar vissa viktiga egenskaper. Eftersom elektroniken är kiselbaserad, de är väldigt stela, både i bokstavlig mening av att vara oflexibel, samt ha kemiska egenskaper som inte är lätta att ändra. Nyare enheter, inklusive OLED-skärmar, är gjorda av kolbaserade organiska molekyler med kemiska egenskaper som kan trimmas av forskare för att producera de mest effektiva kretsarna. Dock, kontroll av egenskaperna hos organiska transistorer kräver vanligtvis integrering av komplexa strukturer gjorda av olika material.
Nu, ett team av forskare ledda av Osaka University har använt UV-ljus för att exakt ändra den kemiska strukturen hos en dielektrisk polymer som kallas PNDPE. Ljuset bryter specifika bindningar i polymeren, som sedan kan ordnas om till nya versioner, eller skapa tvärbindningar mellan strängar. Ju längre lampan lyser, ju mer polymeren förändras. Genom att använda en skuggmask, UV-ljuset appliceras på bara de önskade områdena, justering av kretsens beteende. Denna metod kan mönstra transistorer med önskad tröskelspänning med hög rumslig upplösning med användning av bara ett enda material.
Figur 2:(Vänster) Förhållandet mellan ljusbelysningen (dos) och tröskelspänningen (Vth) för de organiska transistorerna. (Höger) FTIR-mikroskopibild som visar den tvådimensionella rumsliga fördelningen av förändringen av molekylstrukturen. Vissa regioner bestrålades delvis för att skapa Osaka University-logotypen, med en uppskattad rumslig upplösning på ~18 µm. Kredit:Takafumi Uemura et al.
"Vi har lyckats kontrollera egenskaperna hos organiska integrerade kretsar med hjälp av ihållande ljusinducerade förändringar i själva molekylstrukturen, ", förklarar motsvarande författare Takafumi Uemura.
I framtiden, vi kan se smarta versioner av nästan allt, från medicinflaskor till säkerhetsvästar. "För att möta de beräkningsmässiga kraven från "The Internet of Things" kommer det med stor sannolikhet att krävas flexibla elektroniska lösningar, ", säger seniorförfattaren Tsuyoshi Sekitani. I synnerhet, denna teknik kan tillämpas på tillverkningsmetoder för ultralätta bärbara sjukvårdsprodukter.
