رفتن به نوشته‌ها

دانشمندان چک از توسعه هادی های یک بعدی غیر فلزی کمک می کنند

OLOMOUC ، جمهوری چک، 27 آوریل 2020 / PRNewswire / – یک تیم بین المللی از دانشمندان ، با حضور محققان مرکز منطقه ای فناوری ها و مواد پیشرفته (RCPTM) ، دانشکده علوم ، دانشگاه Palack Ol Olomouc و مؤسسه فیزیک آکادمی علوم چک (FZU) ، طراحی و به صورت تجربی تأیید کرده اند. امکان تهیه پلیمرهای رسانا تک بعدی مبتنی بر کربن. از آنجا که کربن یکی از عناصر فراوان است ، هادی های پلیمری جدید هزینه بالقوه تولید کمتری نسبت به رساناهای فلزی معمولی دارند ، به همراه پایداری بیشتر و فرصتی برای کنترل خواص مواد آنها. کار مشترک دانشمندان چک ، اسپانیایی و سوئیس که این هفته در مجله منتشر شد فناوری نانو 1، روش جدیدی را برای طراحی رسانای غیر فلزی ارائه می دهد ، که می تواند در برنامه های انرژی خورشیدی ، فناوری های نوری یا نانوالکترونیک مورد استفاده قرار گیرد. کار به حدی اهمیت دارد که سردبیران آن هستند فناوری نانو شامل یک تفسیر ویژه در مورد مقاله در آنها است اخبار و بازدیدها بخش (https://www.nature.com/articles/s41565-020-0667-8)

“مزیت پلیمرهای جدید امکان کنترل خصوصیات الکترونیکی و نوری آنها در کنار پایداری بالاتر انتظار می رود در مقایسه با پلیمرهای رسانای فعلی است که توسط عناصر خارجی غنی شده اند. سنتز آنها ساده و به راحتی قابل بازتولید امکان ساخت رسانای کربن پایدار است. پلیمرها راه را برای کوچک سازی و افزایش عملکرد تعدادی از قطعات الکترونیکی هموار می کنند ، “ می گوید پاول ژلنیک ، که هدایت تیم چک را برعهده دارد.

رسانای فلزی ، که در حال حاضر جزئی جدایی ناپذیر در اکثر دستگاههای برقی و الکترونیکی تجاری است ، جریان الکتریکی را با استفاده از الکترونهای آزاد در سازه های خود عبور می دهد. در بیشتر موارد ، مولکولهای کربن آلی و هیدروژن حاوی الکترونهای آزاد نیستند ، بنابراین به عنوان عایق عمل می کنند. با این حال ، هادی های آلی ، به اصطلاح پلیمرهای رسانا ، به دلیل غنی سازی سایر عناصر ، جریان الکتریکی را حمل می کنند. این عناصر الکترونها را از ساختار پلیمرهای کربن تامین یا استخراج می کنند و بار الکتریکی رایگان و اساسی را برای هدایت الکتریکی بالا ایجاد می کنند. كشف كننده هاي اين پليمرها در سال 2000 برنده جايزه نوبل شيمي شدند. مزاياي هادي هاي پليمري نسبت به هادي هاي فلزي معمول شامل توليد ارزان قيمت ، پردازش آسان با استفاده از فن آوري هاي معمول ، خواص مكانيكي بهتر و پتانسيل دستكاري در خصوصيات الكتريكي و نوري آنها است. برخی از آنها برنامه های کاربردی را در LED های ارگانیک ، سلول های خورشیدی ، ترانزیستورها یا انواع حسگرها پیدا کرده اند. با این حال ، اصلی ترین نقطه ضعف پلیمرهای رسانای موجود ، پایداری شیمیایی و حرارتی پایین آنها است که با وجود عناصر خارجی در ساختار آنها مرتبط است. بنابراین تعدادی آزمایشگاه در سراسر جهان سعی در تهیه انواع جدیدی از پلیمرهای رسانا دارند که حاوی چنین عناصری نیستند. این تیم چک-اسپانیا-سوئیس بود که اولین کسی بود که در این چالش موفق شد.

“در کار ما ، ما به اصطلاح π را مطالعه کردیم-Cپلیمرهای انژوگه شده ، که با پیوندهای ساده و مضاعف متناوب بین اتم های کربن مشخص می شوند. با این وجود ، بر اساس جبران فشار روانی داخلی پلیمر و ساختار الکترون آن ، می توان برای تهیه یک سیستم تک بعدی که در نزدیکی انتقال فاز قرار دارد ، انتخاب مناسبی از واحدهای اساسی ساختمانی پلیمر انجام داد. این استفاده از مولکولهای شروع مناسب بود که پلیمر بسیار رسانا با الکترونهای آزاد و بدون حضور لازم عناصر خارجی را تولید کرد. این رویکرد به سنتز پلیمرهای رسانای 1D ممکن است منجر به توسعه نسل جدیدی از رساناهای ارگانیک برای الکترونیک مولکولی شود ، “ می گوید Jelínek.

سنتز زنجیره های پلیمری 1D روی یک سطح طلا صورت گرفت. ساختار شیمیایی و خصوصیات الکتریکی توسط دانشمندان با استفاده از میکروسکوپ روبشی با نوک اصلاح شده شیمیایی مورد بررسی قرار گرفت که تصویربرداری از مولکولهای فردی را قادر می سازد (شکل 1.) “پلیمرهای رسانا با استفاده از مولکولهای مناسب ، تولید شده توسط همکاران اسپانیایی ، تا سطح طلا تهیه شدند. عملیات حرارتی متعاقب آنها منجر به تشکیل زنجیره های طولانی 1D و بدون ایجاد هیچ گونه مزاحمت ساختاری شد. واحدهای ساختمانی اساسی پلیمرها پلهای کربنی بهم پیوسته بودند. بعلاوه ، خصوصیات الکتریکی پلیمرهای 1D را می توان با استفاده از گزینه های صحیح واحدهای ساختمانی اساسی تنظیم کرد و به سمت توسعه نیمه هادی های آلی 1D حرکت کرد ، به عنوان مثال چنین پلیمرهایی می توانند کاربردهایی را نه تنها در توسعه الکترونیک مولکولی بلکه در دستگاههای جدید نوری یا سلولهای خورشیدی آلی ، ” می گوید برونو دو لا توره از هر دو FZU و RCPTM.

پس از همکاری تیم های اسپانیا و چک ، نتایج این تحقیق اخیراً منجر به ایجاد پروتکل های شیمیایی برای سنتز پلیمر شده است که تهیه آنها با استفاده از فرآیندهای عادی امکان پذیر نیست.2 “کار در فناوری نانو امکانات منحصر به فرد برای شیمی سطح را نشان می دهد ، جایی که قوانین شیمیایی مختلفی در مقایسه با واکنش هایی که در محیط های مایع یا گازی رخ می دهد ، اعمال می شوند. این امر می تواند آماده سازی مواد کاملاً منحصر به فرد مانند رسانای مولکولی 1D باشد که هدایت آنها مستقیماً از ساختار آنها حاصل شود. این یافته ها می تواند به مقابله با تعدادی از چالش های علمی دیگر و تهیه نسل جدیدی از ساختارهای کم بعدی با خصوصیات نوری ، مغناطیسی و الکتریکی کاملاً جدید کمک کند. “Radek Zbořil از RCPTM ، Olomouc می افزاید.

منابع:

1 B. Cirera، A. Shenchez-Grande، B. de la Torre، J. Santos، Sh. Edalatmanesh، E. Rodríguez-Sánchez، K. Lauwaet، B. Mallada، R. Zbořil، R. Miranda، O. Gröning، P. Jelínek، N. Martín، D. Ecija،خیاط ترتیب توپولوژیک و πپیوستگی به مهندسان پلیمرهای شبه فلزی ، طبیعت نانوتکن (2020) DOI: 10.1038 / s41565-020-0668-7.

2 A. Sánchez-Grande ، B. de la Torre، J. Santos، B. Cirera، K. Lauwaet، T. Chutora، S. Edalatmanesh، P. Mutombo، J. Rosen، R. Zbořil، R. Miranda، J. Björk، P. Jelínek، N. Martín and D. ijacija، “ANGEWANDTE CHEMIE edition edition 58، شماره 20، صص 6559-6563 ، 2019. DOI: 10.1002 / anie.201814154.

افراد تماس:

پاول جلینک
انستیتوی فیزیک CAS | RCPTM
ه: [email protected] | م: 734-353-740
https://www.nature.com/articles/s41565-020-0668-7

Radek Zbořil
دانشگاه Palacký Olomouc | RCPTM
ه: [email protected] | م: 775-733-378

SOURCE Palacký University Olomouc

منتشر شده در جدید ترین اخبار

اولین باشید که نظر می دهید

پاسخی بگذارید