A medida que continúa la búsqueda de productos electrónicos más delgados y rápidos, un nuevo hallazgo de los científicos de la Universidad de Columbia Británica podría ayudar a informar el diseño de la próxima generación de dispositivos más baratos y más eficientes.
El trabajo, publicado esta semana en Comunicaciones de la naturaleza , detalla cómo las propiedades electrónicas en los bordes de los sistemas moleculares orgánicos difieren del resto del material.
Los materiales orgánicos - plásticos - son de gran interés para su uso en paneles solares, diodos emisores de luz y transistores. Son de bajo costo, luz y requieren menos energía para producir que el silicio. Interfaces - donde hay un tipo deel material se encuentra con otro: desempeña un papel clave en la funcionalidad de todos estos dispositivos.
"Descubrimos que el nivel de energía inducido por la polarización se desplaza desde el borde de estos materiales hacia el interior es significativo y no se puede descuidar al diseñar componentes", dice la investigadora de doctorado de UBC Katherine Cochrane, autora principal del artículo.
'Mientras esperábamos algunas diferencias, nos sorprendió el tamaño del efecto y que ocurrió en la escala de una sola molécula ", agrega la investigadora de UBC Sarah Burke, experta en materiales electrónicos y optoelectrónicos a nanoescala y autora depapel.
Los investigadores observaron 'nano-islas' de moléculas orgánicas agrupadas. Las moléculas se depositaron en un cristal plateado recubierto con una capa ultrafina de sal de solo dos átomos de profundidad. La sal es un aislante y evita los electrones en las moléculas orgánicasde interactuar con los de la plata: los investigadores querían aislar las interacciones de las moléculas.
Las moléculas en el borde de las nano-islas no solo tenían propiedades muy diferentes que en el medio, sino que la variación en las propiedades dependía de la posición y orientación de otras moléculas cercanas.
Los investigadores, parte del Instituto de Materia Cuántica de UBC, utilizaron un modelo analítico simple para explicar las diferencias que se pueden extender para predecir las propiedades de la interfaz en sistemas mucho más complejos, como los que se encuentran en un dispositivo real.
"Herbert Kroemer dijo en su Conferencia Nobel que 'La interfaz es el dispositivo' y es igualmente cierto para los materiales orgánicos", dice Burke. "Las diferencias que hemos visto en los bordes de los grupos moleculares resaltan un efecto que tendremoses necesario tener en cuenta a medida que diseñamos nuevos materiales para estos dispositivos, pero es probable que sean muchas más sorpresas a la espera de ser descubiertas ".
Cochrane y sus colegas planean seguir observando lo que sucede en las interfaces de estos materiales y trabajar con químicos de materiales para guiar las reglas de diseño de la estructura y las propiedades electrónicas de los dispositivos futuros.
Métodos
El experimento se realizó en el Laboratorio de Investigación de Imágenes Atómicas de UBC, que cuenta con tres salas ultra silenciosas especialmente diseñadas que permiten que los instrumentos permanezcan en completo silencio, totalmente quietos, para realizar sus delicadas mediciones. Esto permitió a los investigadores tomar datos densos.establece con una herramienta llamada microscopio de túnel de exploración STM que les mostró los niveles de energía en el espacio real en la escala de átomos individuales.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Facultad de Ciencias de Columbia Británica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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