Kokkurullitav iPad ei ole peatükk ulmeraamatust. Orgaanilised pooljuhid on materjalid, mis tõotavad tulevikus kasutusele võtta kileõhukesed painduvad ekraanid. Põhilisim takistus uute ekraanide valmistamisel on orgaaniliste pooljuhtide aeglane töökiirus. Anorgaanilised materjalid, näiteks räni, on kiired ja vastupidavad, ent paindumatud. Otsing räni asematerjalidele jätkub.
Üksik kristall uut orgaanilist pooljuhtmaterjali polariseeritud valguses. Uus pooljuht on ligikaudu viis korda kiirem kui varasem algmaterjal. Valge kriipsuke foto alaservas 10 mikroni pikkune.
Stanfordi ja Harvardi Ülikooli koostööna valmis hiljaaegu uus orgaaniline pooljuhtmaterjal, mis on senistest sarnastest materjalidest kiireim. Lisaks materjalile arendasid teadlased välja tootmisprotsessi, mis võimaldab orgaaniliste pooljuhtide valmistamistsüklit oluliselt kiirendada.
Tänini on uute orgaaniliste pooljuhtide arendamine olnud aeglane vigaderohke protsess, mis on seisnenud paljude katselappide valmistamises ja nende katsetamises. Stanfordi ja Harvardi ühistöörühm kasutas protsessi kiirendamiseks arvutisimulatsioone.
Teadlased kasutasid lähtematerjalina DNTT’d, mis on end varem orgaanilise pooljuhina heast küljest näidanud materjal. Enne pooljuhi valmistamist vaagiti mitmete liitmaterjalide kasutamist, mis lõppseadme keemilisi ja elektrilisi omadusi muutsid. Sõelale jäi seitse kandidaati.
Valikusse jäänud materjalidest praagiti välja kaks elektrilaengu haaramisele altimat, milledest osutus omakorda kiiremaks materjal, mis suutis omandatud laengut molekulide vahel kiiremini edastada. Analüüsi lõpptulemusena jõuti järeldusele, et uus pooljuht on lähtematerjalil põhinevast kaks korda kiirem. Terviklik analüüs ja katsematerjalide valmistamine võttis aega poolteist aastat. Toormaterjalist jäi alles vaid 3%, seegi vajas puhastamist.
Uut materjali katsetades selgus, et analüüs on ära tasunud. Muudetud materjal oli lähtematerjalist kaks korda kiirem. Võrdlusena on vastne orgaaniline pooljuht seni televiisorite ja arvutiekraanide vedelkristallekraanides kasutatud amorfse räni pooljuhtidest 30 korda kiirem.
„Konventsionaalne lähenemine oleks tähendanud seitsme lähtematerjali aastatepikkust sorteerimist. Tegemist on ratsionaalse arendustöö musternäidisega,“ lisab Stanfordi professor Zhenan Bao.
Töörühm loodab, et nende analüüstehnikast saab laialtkasutatav rakendus teistele orgaaniliste pooljuhtidega tegelevatele teadlastele.
Lisaks ollakse huvitatud meetodi rakendamisest kõrge efektiivsusega orgaaniliste päikesepaneelide materjalide arendamisel.
„Taastuvenergia puhul ei ole meil kõikide võimalike materjalide sünteesimiseks aega. Uute materjalide arengut saab oluliselt kiirendada,“ lisab töörühma teadlane Alán Aspuru-Guzik.
Allikas: PhysOrg