Szybsze obwody drukowane

Obwody organiczne są tanie, elastyczne i można je drukować. Ale w przeciwieństwie do obwodów nieorganicznych, które wymagają tylko krzemu, wysokowydajne obwody organiczne są zwykle wykonane z dwóch różnych materiałów, które muszą być starannie ukształtowane. Teraz naukowcy stworzyli polimer, który spełnia funkcję obu materiałów. Eliminując potrzebę używania dwóch materiałów, ułatwili wykonanie tych obwodów. Naukowcy wykorzystali nowy polimer do stworzenia jednych z najszybszych obwodów organicznych, jakie dotychczas zgłoszono, a proces ten może być również przydatny w przypadku ogniw słonecznych.

Szybki obwód: W laboratorium testowany jest obwód wykonany z nowego polimeru półprzewodnikowego.

Aby wykonywać operacje logiczne, które obsługują komputery, telefony komórkowe i inną elektronikę bez zużywania zbyt dużej mocy, tranzystory muszą mieć naprzemienne obszary, które przewodzą ładunki ujemne i dodatnie. Ale do niedawna chemicy wytwarzali tylko polimery, które przewodzą ładunki dodatnie lub ujemne. Aby wykonać z nich obwody, polimery te muszą być dokładnie dopasowane do siebie. Kiedy masz dwa materiały wymagające skomplikowanych procesów modelowania, tracisz lub zmniejszasz przewagę kosztową i prostotę elektroniki organicznej, mówi Samson Jeneche , profesor chemii na Uniwersytecie Waszyngtońskim w Seattle.

Ostatecznym [celem] jest posiadanie jednego materiału, który może przenosić elektrony i dziury lub ładunki dodatnie, mówi Jenekhe. On i inni od kilku lat pracują nad stworzeniem takiego materiału, zwanego polimerem ambipolarnym. W przeszłości było to w dużej mierze metodą prób i błędów, mówi Jenekhe. Teraz on i Mark Watson , profesor nadzwyczajny chemii na Uniwersytecie Kentucky w Lexington, ustalili, jakie struktury dobrze sprawdzają się w takich polimerach. Nowy materiał i jego wykonanie są opisane w czasopiśmie Zaawansowane materiały .

Nowy polimer składa się z dwóch naprzemiennych jednostek, jednej przewodzącej elektrony, a drugiej przewodzącej dziury. To nie pierwszy polimer, który jest w stanie to zrobić. Ale elektrony i dziury poruszają się znacznie szybciej przez nowy materiał niż przez te, które powstały w przeszłości. Jest to ważne, ponieważ szybkość, z jaką ładunki przemieszczają się przez półprzewodnik, określa prędkość obwodu.

Grupa Jenekhe wykorzystała polimery do wykonania pojedynczych tranzystorów i obwodów. Umieścili polimer w roztworze, upuszczali go na podłoże ze stykami elektrycznymi, a następnie formowali z niego cienką warstwę w procesie zwanym powlekaniem obrotowym. Jenekhe mówi, że ponieważ polimer jest rozpuszczalny w wodzie, drukarki atramentowe mogą być również wykorzystywane do drukowania obwodów. Wydajność dwubiegunowych obwodów polimerowych była porównywalna lub lepsza niż tych wykonanych z dwóch polimerów.

Jedno z urządzeń wykonanych przez grupę Jenekhe nazywa się falownikiem. Falowniki są podstawowymi elementami budulcowymi układów scalonych, mówi Zhenan Bao , profesor nadzwyczajny inżynierii chemicznej na Uniwersytecie Stanforda, który nie był zaangażowany w badania. Inne grupy zademonstrowały falowniki z polimerami ambipolarnymi, ale polimer Jenekhe może działać znacznie szybciej niż inne, mówi Bao.

Nowe polimery mogą również dobrze działać w ogniwach słonecznych, mówi Jenekhe. Aby skutecznie zamienić światło na energię elektryczną, ogniwa organiczne wymagają obecnie dwóch starannie nałożonych na siebie polimerów. Jeśli struktura dwóch polimerów w tych urządzeniach nie jest właściwa, elektrony nie będą płynąć. Nowy polimer może wyeliminować ten problem.

Kolejne kroki, mówi Jenekhe, to stworzenie nowych wersji polimeru, które są bardziej przewodzące niż obecna iteracja i przetestowanie ich w bardziej złożonych obwodach.

ukryć