Молекулы органического полупроводника научили проводить в два раза больше электронов

Полупроводники это материалы, которые находятся между металлами и изоляторами. С одной стороны, они проводят электрический ток, с другой же стороны они обладают рядом специфических свойств. Все современные микросхемы, солнечные батареи, дисплеи, светодиоды, многие лазеры и значительная часть силовой электроники (системы управления мощными механизмами или источники питания) представляют собой полупроводниковые устройства: как правило, на основе кремния, причем не чистого, а со специальными добавками. Технологии работы с кремнием прекрасно отработаны, но кремний имеет ряд ограничений. Кремниевые микросхемы, например, нельзя сделать гибкими, а в ряде случаев такое свойство было бы очень кстати: это и солнечные батареи в рулонах, и гибкие телефоны, и дисплеи, которые нельзя разбить. Гибкими могут быть полупроводники на основе органических соединений, однако они пока уступают классическим по ряду характеристик. Новое исследование, опубликованное в Nature Materials, описывает перспективный способ вывести органику вперед в гонке с кремнием. Органические полупроводники до сегодняшнего дня работали по принципу «одна молекула — один полярон». Одна молекула могла принять на себя только один электрон и это ограничивало перемещение заряда по материалу — следовательно, сделанные из этого материала устройства тоже испытывали бы ограничения. Более того, недостаточно хорошая проводимость органических полупроводников серьезно сдерживает их применение: по сути, в этой области оказались условно успешны только органические светодиоды, OLED. Но новые эксперименты показали, что при определенных условиях молекула органического полупроводника принимает уже два электрона. В результате, с учетом всех прочих эффектов, эффективность переноса заряда возрастает до уровня в 170% относительно традиционных органических полупроводников: по словам ученых, это может сыграть критическую роль в гонке за первенство в микроэлектронике. Кристиан Мюллер, один из соавторов исследования, заявляет что их группе удалось добиться успеха за счет выбора нового класса веществ: «Все исследования в этой области были сфокусированы на веществах, способных вступать в реакцию только с одной молекулой. Мы решили поискать другие вещества с меньшей энергией ионизации (т.е. требующие меньше энергии на образование свободного электрона — прим. «Чердака») и увидели, что этот материал позволяет передать на молекулу-донор сразу два электрона. Все оказалось очень просто», — приводит слова ученого пресс-служба университета.