(PhysOrg.com) -- Les écrans de télévision et d'ordinateur de demain pourraient être plus lumineux, plus clair et plus économe en énergie grâce à un processus mis au point par une équipe de chercheurs du Canada et du laboratoire national d'Oak Ridge du ministère de l'Énergie.

La synthèse d'un polymère organique conjugué - largement utilisé comme matériau conducteur dans des dispositifs tels que les diodes électroluminescentes, téléviseurs et cellules solaires--pourrait signifier plus efficace, électronique moins chère.

Dans un article publié dans le Actes de l'Académie nationale des sciences, le groupe de scientifiques de l'ORNL et de deux universités canadiennes ont décrit leur succès dans la croissance de chaînes courtes hautement structurées de polymère poly(3, 4-éthylènedioxythiophène), ou PEDOT. L'analyse et la compréhension du processus de polymérisation et des résultats ont été fournis à l'aide de supercalculateurs ORNL.

L'expertise théorique fournie par les scientifiques de l'ORNL Bobby Sumpter et Vincent Meunier dans la synthèse du polymère PEDOT pourrait potentiellement avoir un impact sur les produits électroniques de tous les jours. PEDOT est valorisé dans les applications électroniques pour la transparence, ductilité et stabilité de sa conduction, ou dopé, Etat. En raison de son rôle de matériau conducteur dans les diodes électroluminescentes organiques, PEDOT se trouve dans de nombreux appareils électroniques tels que les téléviseurs et les écrans d'ordinateur.

Le polymère est également utilisé dans de nombreuses cellules de panneaux solaires comme matériau de remplissage des trous. "C'est l'un des polymères semi-conducteurs les plus utilisés avec succès sur la planète, " dit Sumpter.

L'amélioration et le contrôle de l'ordre moléculaire d'un matériau PEDOT nanostructuré sont essentiels aux performances du polymère dans les applications électroniques. Les réseaux de polymères hautement ordonnés tels que ceux construits par les chercheurs pourraient conduire à une efficacité accrue dans une multitude de dispositifs électroniques.

Pour créer des matrices ordonnées du polymère PEDOT, l'équipe a placé une molécule précurseur sur une surface cristalline de cuivre, qui a aidé à guider et à initier la réaction de polymérisation. Le membre de l'équipe Meunier de l'ORNL a comparé le processus à la mise en place des œufs dans une boîte à œufs, où les minima d'énergie libre, ou "indentations, " à la surface du cuivre permettent aux molécules de s'empiler soigneusement les unes à côté des autres pour former une structure polymère compacte et organisée.

"La chimie et la structure stéréochimique résultante à la surface sont très inhabituelles, " a déclaré Sumpter. " La plupart des tentatives de synthèse de polymères aboutissent généralement à des matrices de polymères imparfaites avec une structure proéminente très différente. "

Sumpter et Meunier du Centre des sciences des matériaux en nanophase de l'ORNL avec des nominations dans la division informatique et mathématiques ont collaboré au projet en analysant les résultats à l'aide d'un "microscope virtuel". Basé sur des calculs et des simulations de la théorie fonctionnelle de la densité effectués sur des supercalculateurs ORNL, la "microscopie virtuelle" a révélé la structure hautement organisée des réseaux de polymères. En examinant la formation du polymère avec les moyens classiques de microscopie à effet tunnel combinés à la microscopie virtuelle, l'équipe a pu illustrer clairement la construction et le collage des matrices PEDOT.

"Cette expérience définit ce qu'est la nanoscience - un mélange de techniques expérimentales combinées à des connaissances théoriques, " a déclaré Meunier. " C'était une excellente occasion d'interagir directement avec les expérimentateurs et d'établir de nouvelles collaborations internationales. "

Bien que l'équipe ait concentré ses recherches sur le polymère PEDOT, les chercheurs pensent que la même approche pourrait potentiellement être utilisée pour construire d'autres polymères bien définis.