Billigere og nemmere måde at lave plastikhalvledere på

Billig, fleksible og bæredygtige plasthalvledere vil snart være en realitet takket være et gennembrud fra kemikere ved University of Waterloo.

Professor Derek Schipper og hans team ved Waterloo har udviklet en måde at fremstille konjugerede polymerer på, plast, der leder elektricitet som metaller, ved hjælp af en simpel dehydreringsreaktion, hvis eneste biprodukt er vand.

"Naturen har brugt denne reaktion i milliarder af år og industrien mere end hundrede, " sagde Schipper, en professor i kemi og en Canada Research Chair i Organic Material Synthesis. "Det er en af ​​de billigste og mest miljøvenlige reaktioner for at producere plastik."

Schipper og hans team har med succes anvendt denne reaktion til at skabe poly(hetero)arener, en af ​​de mest undersøgte klasser af konjugerede polymerer, der er blevet brugt til at fremstille lette, billig elektronik såsom solceller, LED skærme, og kemiske og biokemiske sensorer.

Dehydrering er en almindelig metode til fremstilling af polymerer, en kæde af gentagne molekyler eller monomerer, der forbinder sig som et tog. Naturen bruger dehydreringsreaktionen til at lave komplekse sukkerarter fra glukose, samt proteiner og andre biologiske byggesten som cellulose. Plastproducenter bruger det til at lave alt fra nylon til polyester, billigt og i overvældende bulk.

"Syntese har været et langvarigt problem på dette område, " sagde Schipper. "En dehydreringsmetode som vores vil strømline hele processen fra opdagelse af nye derivater til kommerciel produktudvikling. Endnu bedre, reaktionen forløber relativt hurtigt og ved stuetemperatur."

Konjugerede polymerer blev først opdaget af Alan Heeger, Alan McDonald, og Hideki Shirakawa i slutningen af ​​1970'erne, til sidst gav dem Nobelprisen i kemi i 2000.

Forskere og ingeniører opdagede hurtigt flere nye polymerklasser med masser af kommercielle anvendelser, inklusive en halvledende version af materialet; men fremskridt er gået i stå med at nå markeder, for en stor del, fordi konjugerede polymerer er så svære at lave. Flertrinsreaktionerne involverer ofte dyre katalysatorer og producerer miljøskadelige affaldsprodukter.

Schipper og hans team fortsætter med at perfektionere teknikken, mens de også arbejder på at udvikle dehydreringssyntesemetoder til andre klasser af konjugerede polymerer. Resultaterne af deres forskning indtil videre dukkede op for nylig i tidsskriftet Kemi - Et europæisk tidsskrift .