Design af fleksible og strækbare elektroniske enkeltkrystalsystemer

Forskere ved University of Illinois i Urbana-Champaign har i samarbejde med et Purdue-team opdaget, at visse krystaller er mere fleksible og strækbare sammenlignet med nuværende materialer, der bruges til elektroniske applikationer. Disse nye materialer kunne derfor bruges til fremstilling af sensorer og i robotteknologi.

Undersøgelsen "Super- og Ferro-elastic Organic Semiconductors for Ultraflexible Single Crystal Electronics" blev offentliggjort i Angewandte Chemie , tidsskriftet for det tyske kemiselskab.

Typisk, silicium og germanium bruges til fremstilling af elektronik. Imidlertid, disse materialer er udfordrende at bruge på menneskelig hud eller i robotteknologi, fordi de går i stykker, når de strækkes for meget. "Forskere bruger to måder at lave strækbar elektronik på, " sagde Ying Diao, en assisterende professor i kemisk og biomolekylær teknik og et fakultetsmedlem ved Beckman Institute for Advanced Science and Technology. "Enten skærer de indviklede mønstre ud af silicium, eller også designer de nye polymermaterialer. Men, disse fremgangsmåder involverer enten komplicerede processer, eller de kompromitterer molekylernes perfekte rækkefølge. "

For at overvinde denne begrænsning, Diao -gruppen ledte efter enkeltkrystal -materialer, der let kunne strækkes. Forskerne var inspireret af naturen i deres søgen. "Denne mekanisme findes i en virus kaldet bakteriofag T4-virus. Halen af ​​denne virus er en enkelt krystal af proteinmolekyler, og den komprimeres over 60 %, når virussen sprøjter sit DNA ind i bakterierne. Kompressionen sker uden at miste strukturel integritet , " sagde Diao.

"Vi opdagede, at bis(triisopropylsilylethynyl)pentacenkrystaller kan strækkes over 10%, som er ti gange så stor som den elastiske grænse for de fleste enkeltkrystaller." sagde Sang Kyu Park, en postdoktor i Diao -gruppen.

"Molekylerne i de enkelte krystaller kan samarbejde glide og rotere for at rumme mekanisk belastning ud over deres elastiske grænse." sagde Hong Sun, en kandidatstuderende i Kejie Zhao -gruppen ved Purdue University.

"Denne mekanisme findes også i formhukommelseslegeringer, der er tilgængelige i detailbutikker, " sagde Park. "Du kan forvrænge ledningen og derefter gendanne den tilbage til sin oprindelige form ved at opvarme den. Imidlertid, vi er de første til at opdage dette fænomen i organiske elektroniske krystaller."