Investigadores de la Escuela de Graduados de Bio-Aplicaciones e Ingeniería de Sistemas de la Universidad de Agricultura y Tecnología de Tokio (TUAT) han acelerado el movimiento de electrones en películas de semiconductores orgánicos de dos a tres órdenes de magnitud. La electrónica más rápida podría conducir a un mejor uso de la energía solar y los transistores en todo el mundo. según los científicos. Publicaron sus resultados en la edición de septiembre de Química y Física Macromolecular .

Dirigido por Kenji Ogino, profesor de la Escuela de Graduados de Bioaplicaciones e Ingeniería de Sistemas de la TUAT, Japón, el equipo descubrió que agregar poliestireno, comúnmente conocido como espuma de poliestireno en América del Norte, podría mejorar el polímero semiconductor al permitir que los electrones se muevan de un plano a otro rápidamente. El proceso, llamado movilidad del agujero, es cómo los electrones se mueven a través de un campo eléctrico que consta de múltiples capas. Cuando a una molécula le falta un electrón, un electrón de un plano diferente puede saltar o caer y ocupar su lugar.

A través de diversas técnicas de imagen, es bastante fácil seguir el rastro de electrones en las estructuras basadas en cristales. En muchos polímeros semiconductores, sin embargo, el limpio, las líneas definidas del esqueleto cristalino se entrelazan con una región mucho más difícil de definir llamada dominio amorfo.

"Transporte [de electrones] tanto en dominios cristalinos como amorfos. Para mejorar la movilidad total de electrones, es necesario controlar la naturaleza del dominio amorfo, ", Dijo Ogino." Encontramos que la movilidad de los agujeros mejoró extraordinariamente con la introducción de bloques de poliestireno acompañada por el aumento de la proporción de dominio amorfo rígido ".

Los investigadores creen que la forma en que el dominio cristalino se conecta dentro de sí mismo ocurre de manera más efectiva a través del dominio amorfo rígido. La adición de poliestireno introdujo un dominio más amorfo, pero contenida por cadenas flexibles de átomos de carbono e hidrógeno. Aunque las cadenas son flexibles, proporciona rigidez, y cierto grado de control, al dominio amorfo.

Los electrones se mueven de dos a tres veces más rápido de lo normal.

"La introducción de una cadena flexible en polímeros semicristalinos es una de las estrategias prometedoras para mejorar las diversas funcionalidades de las películas de polímero al alterar las características del dominio amorfo, ", Dijo Ogino." Proponemos que el dominio amorfo rígido juega un papel importante en el proceso de transporte de huecos ".

La movilidad mejorada del pozo es un factor crítico en el desarrollo de dispositivos solares más eficientes, según Ogino. Próximo, Ogino y los investigadores planean examinar cómo la movilidad mejorada del pozo afectó a otros parámetros, como la composición química y la posición de las estructuras dentro de la película de polímero.