Des chercheurs de la Graduate School of Bio-Applications and Systems Engineering de l'Université d'agriculture et de technologie de Tokyo (TUAT) ont accéléré le mouvement des électrons dans les films semi-conducteurs organiques de deux à trois ordres de grandeur. L'électronique plus rapide pourrait conduire à une meilleure utilisation de l'énergie solaire et des transistors dans le monde entier, selon les scientifiques. Ils ont publié leurs résultats dans le numéro de septembre de Chimie et physique macromoléculaires .

Dirigé par Kenji Ogino, professeur à la Graduate School of Bio-Applications and Systems Engineering de la TUAT, Japon, l'équipe a découvert que l'ajout de polystyrène, communément appelé polystyrène en Amérique du Nord, pourrait améliorer le polymère semi-conducteur en permettant aux électrons de se déplacer rapidement d'un plan à l'autre. Le processus, appelée mobilité des trous, est la façon dont les électrons se déplacent à travers un champ électrique composé de plusieurs couches. Lorsqu'il manque un électron à une molécule, un électron d'un plan différent peut sauter ou tomber et prendre sa place.

Grâce à diverses techniques d'imagerie, il est assez facile de suivre la trace des électrons dans les structures à base de cristaux. Dans de nombreux polymères semi-conducteurs, cependant, le propre, des lignes définies du squelette cristallin s'entrelacent avec une région beaucoup plus difficile à définir appelée le domaine amorphe.

"[Electrons] transport dans les domaines cristallins et amorphes. Pour améliorer la mobilité totale des électrons, il faut contrôler la nature du domaine amorphe, " a déclaré Ogino. "Nous avons constaté que la mobilité des trous s'est extraordinairement améliorée par l'introduction du bloc de polystyrène accompagnée de l'augmentation du rapport du domaine amorphe rigide."

Les chercheurs pensent que la façon dont le domaine cristallin se connecte en lui-même se produit le plus efficacement à travers le domaine amorphe rigide. L'ajout de polystyrène a introduit plus de domaine amorphe, mais contenu par des chaînes flexibles d'atomes de carbone et d'hydrogène. Même si les chaînes sont flexibles, il apporte de la rigidité, et un certain degré de contrôle, au domaine amorphe.

Les électrons se sont déplacés deux à trois fois plus vite que la normale.

"L'introduction d'une chaîne flexible dans les polymères semi-cristallins est l'une des stratégies prometteuses pour améliorer les différentes fonctionnalités des films polymères en modifiant les caractéristiques du domaine amorphe, " a déclaré Ogino. "Nous proposons que le domaine amorphe rigide joue un rôle important dans le processus de transport des trous."

La mobilité améliorée des trous est un facteur critique dans le développement de dispositifs solaires plus efficaces, selon Ogino. Prochain, Ogino et les chercheurs prévoient d'examiner comment la mobilité améliorée des trous a affecté d'autres paramètres, telles que la composition chimique et la position des structures dans le film polymère.