Teadlased kasutasid röntgenkiiri, mille abil on võimalik näha prinditavas elektroonikas kasutatavate orgaaniliste ainete molekule. Seda tehes on uurijad nüüd võimelised määrama, miks mõned ained teistest on parema sooritusvõimega. Teadusajakirjas Nature Materials avaldatud teadustöö tulemused võivad viia odavamate ja tõhusamate prinditavate elektroonikaseadmete välja töötamiseni.
„See töö on põnev, sest see näitab uute detailide kaudu, kuidas me saame polümeeridest luua kõrge sooritusvõimega transistoreid ja päikesepatareisid,“ sõnas materjaliteaduse professor Michael Chabinyc, kes asus koos teadlaste Justin Cochrani, Harald Ade ja Brian Collinsiga uurima, missugused ained ja töötluse astmed töötavad paremini alal, mis on siiani suuresti katse-eksituse protsess prinditava elektroonika tootjatele. Selles jõupingutuses tehti ka koostööd rahvusvahelise teadustöö meeskonnaga, kuhu kuulusid teiste seas teadlased Austraaliast ja Saksamaalt, kirjutab Phys.org.
Pilt prinditud elektroonikasüsteemist. Pilt: Peter Allen
Prinditud elektroonika on protsess, mis kasutab üsna tavapäraseid printimismeetodeid selleks, et trükkida elektrit juhtivaid orgaanilisi molekule sisaldavaid tinte pindadele. Nii luuakse traadistikke mitmesuguste elektrooniliste seadmete tarbeks, sealhulgas fotogalvaanilistele seadmetele, kuvaritele ja isegi luminestseerivale riietustele. See protsess on kiirem ja odavam tavapärastest, samade toodete jaoks kasutatavatest tootmistehnikatest. Seega võib uus protsess sillutada teed selles suunas, et muuta neid seadmeid tarbijate jaoks kättesaadavamateks.
Kuni hiljutise ajani oli selliste orgaaniliste ainete ja nende ainete sooritusvõime parendamiseks võetavate sammude valimine mõnevõrra müstiline protsess. Mõned ained ja töötlusviisid töötasid teistest paremini – seetõttu võtsid teadlased eesmärgiks välja uurida, miks see nii on.
Teadlased arendasid välja tehnika, milles kasutati nende orgaaniliste ainete molekulaartasemesse „kiikamiseks“ röntgenkiiri. Uurijad avastasid, et aine sooritusvõime on seotud selle molekulaarse joondusega, ja et seda seotust kontrollisid lihtsad tegurid, näiteks kuumutamine ja molekulidevahelised vastasmõjud pinnatasemetel.
„Transistorites tõusis sooritusvõime siis, kui molekulide vaheline seotus suurenes,“ väitis Collins. „Päikesepatareide puhul avastasime, et seadme lülituskohtades olevad molekulid on seotud. See võib olla võtmeteguriks tõhusama päikesekiirguse kogumiseks. Nii transistorite kui päikesepatareide jaoks oli see esmakordne juhus, kui keegi oli võimeline tõeliselt vaatama molekulaartasemel toimuvat.“
Teadlased loodavad, et uus röntgentehnika annab parema perspektiivi prinditud elektroonikas kasutatavate orgaaniliste ainete loomusesse. „Me loodame, et see tehnika annab teadlastele ja tootjatele parema teadmise nende ainete põhiomadustest,“ väitis Collins. „Arusaam nende ainete töötamisest viib meid parendatud sooritusvõime ja parema tööstusliku rakendatavuse suunas.“
Teadusartikkel: „Liquid-crystalline semiconducting polymers with high charge-carrier mobility“