Les techniques avancées de rayons X ont révélé de nouveaux détails structurels sur l'arrangement spécifique des atomes dans les polymères conjugués, une classe importante de matériaux utilisés dans les LED, cellules solaires organiques, transistor, capteurs et dispositifs thermoélectriques.

Les polymères conjugués sont des macromolécules organiques avec une structure électronique inhabituelle, un squelette avec des liaisons simples et doubles alternées, qui produit intéressant, propriétés optiques et électriques utiles.

En raison d'un niveau de désordre dans l'arrangement des atomes dans les polymères conjugués, l'utilisation de méthodes directes, comme la diffraction des rayons X classique, ne révèle que des informations limitées.

Des chercheurs de l'Université Monash dirigés par le professeur Christopher McNeill, en association avec des collaborateurs américains du Brookhaven National Laboratory, ont démontré que la diffraction des rayons X par résonance effectuée à des énergies de rayons X qui résonnent avec les atomes de soufre dans le polymère peut faire la distinction entre différents types de structures de garnissage dans les polymères conjugués.

La recherche a été publiée dans le Journal de l'American Chemical Society et a obtenu une couverture arrière intérieure de la publication.

Le scientifique des instruments, le Dr Lars Thomsen, a déclaré que la spectroscopie à structure fine d'absorption proche des bords (NEXAFS) réalisée sur la ligne de faisceau de spectroscopie à rayons X mous du synchrotron australien a fourni des informations spectroscopiques nécessaires à l'analyse des données de diffraction résonante.

Thomsen a collaboré à l'étude structurale de polymères conjugués en utilisant des techniques synchrotron avec McNeill, Professeur de science et d'ingénierie des matériaux à l'Université Monash pendant de nombreuses années.

Les mesures de diffraction résonante ont été réalisées au NSLS-II au Brookhaven National Lab aux États-Unis par le premier auteur Guillaume Freychet.

"Les polymères conjugués ont une structure en anneau, comme le benzène, avec des orbitales sortant au-dessus et au-dessous des anneaux. Les électrons se déplacent à travers les orbitales, " a expliqué Thomsen.

"Si vous avez un appareil qui a quelques électrodes de chaque côté et une couche de polymère conjugué entre les deux, vous voulez que tous les polymères soient orientés dans le même sens, ainsi les électrons peuvent se déplacer librement d'une électrode à l'autre, " il ajouta.

"NEXAFS peut vous renseigner sur l'alignement des polymères par rapport à la surface, " il a dit.

"Lors de l'utilisation de polymères organiques dans un appareil, il est important d'aligner les molécules d'une certaine manière pour obtenir les meilleures performances, " a expliqué Thomsen.

Thomsen a déclaré que la plage d'énergie pour l'expérience était un peu au-delà de ce qui est habituellement utilisé sur l'instrument, mais ils ont pu acquérir des données avec de bons résultats.