Le polymère organique PEDOT est l'un des matériaux les plus étudiés au monde. Malgré cela, Des chercheurs de l'Université de Linköping ont maintenant démontré que le matériau fonctionne d'une manière complètement différente de ce que l'on croyait auparavant. Le résultat a une grande importance dans de nombreux domaines d'application.

PEDOT a des propriétés uniques, et est très approprié pour une utilisation dans les cellules solaires, électrodes, diodes électroluminescentes, écrans souples, composants bioélectroniques, et bien d'autres applications. Cependant, la plupart des articles sont de nature expérimentale, et seule une infime fraction - moins d'un sur mille - des articles fournit une compréhension théorique des différents aspects du polymère. Il en est de même pour la structure électronique du PEDOT.

"L'ère de la recherche par essais et erreurs devrait être révolue. Je ne peux pas imaginer comment il serait possible aujourd'hui de développer un nouveau matériau sans avoir une compréhension théorique approfondie des principes sous-jacents qui déterminent ses propriétés, " dit Igor Zozoulenko, professeur et chef du groupe théorie et modélisation au Laboratoire d'électronique organique, Université de Linköping, Campus Norrköping.

Il est également l'auteur principal d'un article dans Matériaux polymères appliqués ACS qui présente une nouvelle théorie de la structure électronique et des propriétés optiques du PEDOT qui renverse une grande partie des recherches antérieures correspondantes sur le PEDOT.

Le modèle de calcul actuellement reconnu comme le plus précis pour prédire les propriétés des matériaux est connu sous le nom de "DFT, " une abréviation de "théorie fonctionnelle de la densité". La méthode calcule les densités électroniques de la mécanique quantique de la manière la plus efficace possible, et est devenu un standard dans les différentes branches de la science des matériaux. Pour les polymères conducteurs organiques, cependant, les modèles développés dans les années 1980, avant que le DFT ne soit largement utilisé, sont encore largement utilisés. Les travaux des chercheurs de LiU ont montré que ces modèles sont clairement erronés.

"Beaucoup d'analyses qui ont été présentées dans des articles scientifiques sur PEDOT devront être revisitées et révisées, ", dit Igor Zozoulenko.

L'une des différences majeures concerne l'absorption optique, ou (quelque peu simplifié) les propriétés électroluminescentes, du matériel. Ceux-ci sont, bien sûr, crucial pour son utilisation dans les cellules solaires, écrans souples, et d'autres applications. Le spectre optique - la couleur de la lumière - dépend de la structure électronique du matériau, y compris des propriétés telles que les niveaux d'énergie auxquels les électrons sont situés à l'intérieur de l'atome, les tours qu'ils possèdent, et la manière dont ils peuvent se déplacer dans le matériau. Puisque notre compréhension a été déficiente, l'interprétation des résultats expérimentaux a été erronée.

PÉDOT, ou poly(3, 4-éthylènedioxythiophène), est aussi un matériau qui peut être dopé pour lui conférer sa remarquable conductivité. La couleur change à mesure que le degré de dopage augmente, ou, en d'autres termes, à mesure que des quantités croissantes d'un agent dopant sont ajoutées pour rompre l'appariement entre les électrons dans les atomes. Les méthodes précédentes ont, tout simplement, pas été suffisamment précis.

"Notre article présente une interprétation complètement différente des spectres optiques de PEDOT, et une interprétation complètement différente du spectre de résonance paramétrique électronique, EPR. Nos résultats peuvent également être appliqués à de nombreux autres matériaux polymères conducteurs, ", dit Igor Zozoulenko.