Forskere designer transistorer baseret på ionisk gel lavet af en ledende polymer

Forskere ved University of Tsukuba har skabt en ny kulstofbaseret elektrisk enhed, π-ion gel transistorer (PIGT'er) ved at bruge en ionisk gel lavet af en ledende polymer. Dette arbejde kan føre til billigere og mere pålidelig fleksibel printbar elektronik.

Organiske dirigenter, som er kulstofbaserede polymerer, der kan bære elektriske strømme, har potentialet til radikalt at ændre den måde, elektroniske enheder fremstilles på. Disse ledere har egenskaber, der kan indstilles via kemisk modifikation og kan nemt udskrives som kredsløb. Sammenlignet med nuværende silicium solpaneler og transistorer, systemer baseret på organiske ledere kunne være fleksible og nemmere at installere. Imidlertid, deres elektriske ledningsevne kan reduceres drastisk, hvis de konjugerede polymerkæder bliver uordnede på grund af forkert behandling, hvilket i høj grad begrænser deres evne til at konkurrere med eksisterende teknologier.

Nu, et team af forskere ledet af University of Tsukuba har formuleret en ny metode til at bevare de elektriske egenskaber af organiske ledere ved at danne en "iongel". I dette tilfælde, opløsningsmidlet omkring poly(para-phenylenethynylen) (PPE) kæderne blev erstattet med en ionisk væske, som så blev til en gel. Ved hjælp af konfokal fluorescerende mikroskopi og scanning elektronmikroskopi, forskerne var i stand til at verificere morfologien af ​​den organiske leder.

"Vi viste, at den indre struktur af vores π-ion gel er et nanofibernetværk af PPE, som er meget god til pålideligt at lede elektricitet," siger forfatter professor Yohei Yamamoto.

Ud over at fungere som ledninger for delokaliserede elektroner, polymerkæderne styrer strømmen af ​​mobile ioner, som kan hjælpe med at flytte ladningsbærere til kulstofringene. Dette tillader strøm at flyde gennem hele enhedens volumen. Den resulterende transistor kan tænde og slukke som reaktion på spændingsændringer på mindre end 20 mikrosekunder - hvilket er hurtigere end nogen tidligere enhed af denne type.

"Vi planlægger at bruge dette fremskridt inden for supramolekylær kemi og organisk elektronik til at designe et helt arrangement af fleksible elektroniske enheder, " forklarer professor Yamamoto. Den hurtige responstid og høje ledningsevne åbner vejen for fleksible sensorer, der nyder godt af den lette fremstilling, der er forbundet med organiske ledere, uden at ofre hastighed eller ydeevne.