National Physical Laboratory (NPL) har utvecklat en ny mätmetod, tillhandahåller samtidig topografisk, elektrisk, kemisk och optisk mikroskopi (STEOM) på nanoskala för första gången. Den nya metoden kan användas för att optimera prestandan hos optoelektroniska enheter som organiska solceller, sensorer och transistorer.

Som en del av ett internationellt samarbete, NPL-forskare visade direkt tillämpning av den nya metoden för optimering av organiska solceller. Transparent, flexibla och billiga organiska solceller skulle kunna erbjuda en lösning för storskaliga, energiproduktion med låga koldioxidutsläpp. Dock, en brist på analytiska tekniker som samtidigt kan undersöka enhetsegenskaper på nanoskala har utgjort ett stort hinder för deras optimering.

Den nya STEOM-metoden som utvecklats vid NPL tar itu med detta problem, tillhandahåller samtidiga mätningar av topografi och elektriska, kemiska och optiska egenskaper, samtidigt som de är oförstörande, orsakar ingen skada på proverna som mäts. Genombrottet uppnåddes genom att kombinera plasmonisk optisk signalförstärkning med scanning-sondmikroskopi i elektriskt läge. Detta möjliggör förhållandet mellan ytmorfologi, kemisk sammansättning och strömgenerering i drift av organiska solceller som ska utforskas på nanoskala för första gången.

Teamet visade att information som erhållits med metoden framgångsrikt kan förklara prestandan hos organiska solceller i termer av nanoskalasammansättningen av deras aktiva ytskikt, och kan användas för att identifiera de bästa vägarna för enhetsoptimering. Förutom organiska solceller, Metoden kan tillämpas på en rad olika problem där elektroniska egenskaper i nanoskala påverkas av ytsammansättning och kan följaktligen användas för att vägleda designen av förbättrade optoelektroniska enheter, från sensorer till lysdioder.