Los científicos han creado polímeros conductores bidimensionales que presentan una movilidad electrónica comparable a la del grafeno. Su investigación ha aparecido en la edición online de Chem. .
El grafeno, llamado "material de ensueño", exhibe una movilidad de electrones 140 veces más rápida que el silicio y una resistencia 200 veces mayor que la del acero. Sin embargo, la falta de banda prohibida, esencial para regular la corriente eléctrica, impide su uso como semiconductor. Los investigadores han estado explorando activamente varios enfoques para desarrollar un semiconductor que muestre las propiedades excepcionales del grafeno.
Un enfoque prometedor es el desarrollo de polímeros conductores. Los investigadores están explorando polímeros conductores con una estructura aromática fusionada, que imitan la estructura química del grafeno, con el objetivo de lograr propiedades excepcionales. Sin embargo, surgen desafíos durante la síntesis debido al apilamiento de capas intermedias entre los intermediarios de crecimiento, lo que dificulta el crecimiento adecuado del polímero.
En esta investigación, el equipo formado por los profesores Kimoon Kim y Ji Hoon Shim, el Dr. Yeonsang Lee del Departamento de Química de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang (POSTECH) y el Profesor Jun Sung Kim del Departamento de Física y el Centro de Ciencias Artificiales de POSTECH. Los sistemas electrónicos de baja dimensión del Instituto de Ciencias Básicas utilizaron triazacoroneno, que posee una estructura química similar al grafeno, e introdujeron grupos funcionales colgantes voluminosos en su periferia.
Al introducir impedimento estérico de estos grupos colgantes, el equipo suprimió con éxito el apilamiento de polímeros intermedios bidimensionales durante la polimerización de monómeros de triazacoroneno. Esto condujo a una mayor solubilidad de los intermedios y facilitó la síntesis de polímeros bidimensionales con mayor grado de polimerización y menos defectos, lo que resultó en una excelente conductividad eléctrica después del dopaje tipo p.
Sorprendentemente, las mediciones de magnetotransporte revelaron que el transporte coherente de múltiples portadores con portadores finitos de tipo n muestra una movilidad excepcionalmente alta por encima de 3200 cm 2 V -1 s -1 y una longitud de coherencia de fase larga que supera los 100 nm, en marcado contraste con el transporte por portador de agujeros con una movilidad 25.000 veces menor a bajas temperaturas. Esta dramática disparidad entre el transporte de electrones y portadores de huecos se atribuye a estados electrónicos espacialmente separados cerca del nivel de Fermi, que consiste en bandas dispersivas y planas.
El profesor Kimoon Kim de POSTECH expresó la importancia de la investigación diciendo:"Hemos logrado un gran avance al abordar la baja movilidad de los electrones, un desafío importante en los semiconductores orgánicos, y al controlar las vías de conducción de electrones y huecos a nivel molecular. "
"Esta investigación arrojó luz sobre cómo mejorar el rendimiento de los materiales en diversas aplicaciones industriales, incluidas baterías y catalizadores".
Más información: Yeonsang Lee et al, Observación de electrones ultrarrápidos en polímeros bidimensionales conductores incrustados en colgantes, Chem (2024). DOI:10.1016/j.chempr.2023.12.007
Información de la revista: Química
Proporcionado por la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang
