Et lovende gennembrud for et bedre design af elektroniske materialer

At finde de bedste materialer til morgendagens elektronik er målet for professor Emanuele Orgiu fra Institut national de la recherche scientifique (INRS). Blandt de materialer, som professor Orgiu er interesseret i, er nogle lavet af molekyler, der kan lede elektricitet. Han har demonstreret den rolle, molekylvibrationer spiller på elektronledningsevne i krystaller af sådanne materialer. Disse fund har anvendelser inden for elektronik, energi- og informationslagring. Studiet, udført i samarbejde med et team fra INRS og University of Strasbourg (Frankrig), blev offentliggjort i Avancerede materialer .

Forskerne var interesserede i at observere forholdet mellem materialestruktur og deres evne til at lede elektricitet. Til denne ende, de målte elektronernes formeringshastighed i krystaller dannet af disse molekyler. I deres undersøgelse, forfatterne sammenlignede to perylendiimidderivater, som er halvledende molekyler af interesse på grund af deres anvendelse på fleksible enheder, smart tøj eller foldbar elektronik. De to forbindelser, der er omfattet af undersøgelsen, har lignende kemisk struktur, men havde meget forskellige ledningsegenskaber.

Forskningsgruppen var i stand til at fastslå, at de forskellige molekylære vibrationer, der sammensatte materialet, var ansvarlige for den forskellige elektriske adfærd, der blev observeret i enheder. "For at en strøm kan strømme gennem et materiale, elektroner skal 'hoppe' fra et molekyle til det nærliggende. Afhængigt af molekylernes bevægelsesniveau, som afhænger af amplituden og energien af ​​de relaterede vibrationer (kaldet fononer), elektronerne kan bevæge sig mere eller mindre let gennem materialet, "forklarer professor Orgiu, hvis forskergruppe er den første til at demonstrere, hvilke vibrationer der har størst indflydelse på elektronstrømme.

Et ad hoc -molekylært design til at få elektroner til at rejse hurtigere

Dette gennembrud baner vej for udviklingen af ​​endnu mere effektive materialer til elektronik. "Ved at vide, hvilken type vibrationer der gør det muligt for ladninger at bevæge sig lettere, vi giver kemikere en formel til syntetisering af de rigtige materialer, frem for at gå blindt ind, "forklarer Marc-Antoine Stoeckel. Denne forskning åbner for nye applikationer, der ikke kunne forestilles med silicium, det mest anvendte materiale inden for elektronik, herunder computere.

Professor Orgiu samarbejdede med INRS -professor Luca Razzari for at måle molekylernes vibrationer. De to forskere arbejder nu på en ny spektroskopisk teknik, der gør dem i stand til at visualisere vibrationerne, når elektroner er til stede. Dette vil give dem mulighed for at se, om ladninger påvirker molekylære vibrationer.