Flexibel elektronik är en av de viktigaste trenderna inom teknik idag. Marknaden växer så snabbt att den förväntas fördubblas i värde under det kommande decenniet.

Extremt lätt och till och med böjbar optoelektronisk utrustning som förser, upptäcker och kontrollerar ljus kommer att bli vardagligt inom en snar framtid. En hel del forskning går framåt i denna riktning, som exemplifieras av en tidning som nyligen publicerades i Vetenskapliga rapporter .

Uppsatsen beskriver en experimentell och teoretisk studie utförd av brasilianska och italienska forskare för att förbättra de optiska och elektroniska egenskaperna hos polytiofen, en elektriskt ledande och elektroluminescerande polymer. Organisk, ljus, flexibel och lätt att bearbeta, det är mycket attraktivt i mekaniska termer.

"Konfigurationen av polytiofen bearbetad på det vanligaste sättet, genom spinngjutning, är så oordnad att det försämrar dess optiska och elektroniska prestanda. I vår studie, vi försökte mönstra materialet på ett mer ordnat sätt och göra det mer selektivt när det gäller att avge och absorbera ljus, " sa Marilia Junqueira Caldas, professor vid University of São Paulos Physics Institute (IF-USP) i Brasilien. Caldas deltog i studien genom att bidra till det teoretiska ramverket som beskrev och förklarade experimentdata.

Mönstret hon nämnde erhölls via ett förvånansvärt enkelt staplingsarrangemang. En droppe av polymeren i lösning avsattes på ett substrat. När det avdunstade, en elastomer stämpel placerades på den för att producera en sekvens av parallella ränder, som organiserade materialets inre struktur.

"Mönster fick polymeren att absorbera och avge ljus på ett mycket förutsägbart sätt, så att stimulerad ljusemission var möjlig vid frekvenser som inte var möjliga med oordnad film. Förutom denna vinst i selektivitet, den resulterande enheten var mycket lättare än andra med en liknande funktion baserad på staplade lager av flera typer av halvledare, sa Caldas.

Hon förklarade sambandet mellan selektivitet och ordning på följande sätt. "Vi beräknade dess molekylära dynamik för att ta reda på hur den betedde sig i den oordnade fasen. Vi fick en uppsättning slingrande, sammanflätade och kopplade strukturer. I den här situationen, en elektron som förskjuts från sin ursprungliga position genom ljusinfall kan bli felinriktad med hålet kvar i atomkedjan och migrera till avlägsna områden i materialets inre, " Hon sa.

"Detta händer med ett stort antal elektroner, och ljusabsorption och emission är mycket störda som ett resultat. Mönster gör atomkedjorna nästan linjära, och elektroner och hål ligger väldigt nära varandra i samma kedjor. Elektronerna migrerar och återgår sedan till sin utgångspunkt, där de avger och absorberar ljus."

Denna teknik organiserade det inneboende oordnade materialet under processen av "tillväxt, "och som sådan, den kan användas i ett brett spektrum av optoelektroniska applikationer." Vårt tillvägagångssätt visar en hållbar strategi för att styra optiska egenskaper genom strukturell kontroll, och den observerade optiska förstärkningen öppnar för möjligheten att använda polytiofen nanostrukturer som byggstenar för organiska optiska förstärkare och aktiva fotoniska enheter, " skriver författarna i artikeln.