Bipolar orden:En ligetil teknik til at have mere kontrol over organiske tynde film

Moderne og nye applikationer på forskellige områder har fundet kreative anvendelser til organiske tynde film (TF'er); nogle fremtrædende eksempler omfatter sensorer, solcelleanlæg, transistorer, og optoelektronik. Imidlertid, de metoder, der i øjeblikket er tilgængelige til fremstilling af TF'er, såsom kemisk dampaflejring, er dyre og tidskrævende, og kræver ofte stærkt kontrollerede forhold. Som man kunne forvente, at lave TF'er med specifikke former eller tykkelsesfordelinger er endnu mere udfordrende. Fordi oplåsning af denne tilpasningsevne kan anspore fremskridt i mange sofistikerede applikationer, forskere undersøger aktivt nye tilgange til TF -fremstilling.

I en nylig undersøgelse offentliggjort i Angewandte Chemie International Edition , et team af forskere fra Tokyo Tech fandt en smart og ligetil strategi for at producere organiske TF -mønstre med en kontrollerbar form og tykkelse. Undersøgelsen blev ledet af lektor Shinsuke Inagi, hvis gruppe har undersøgt potentialet ved bipolar elektrokemi til polymer TF -fremstilling. I denne særegne gren af ​​elektrokemi, et ledende objekt er nedsænket i en elektrolytisk celle, og det elektriske felt, der genereres af cellens elektroder, får en potentiel forskel til at dukke op over objektets overflade. Dette elektriske potentiale kan være stort nok til at drive kemiske reaktioner på overfladen af ​​det introducerede (og nu bipolare) objekt. Bemærk at den potentielle fordeling på det bipolare objekt samtidigt afhænger af flere faktorer, Prof. Inagis team havde tidligere udnyttet denne teknik til at opnå en god grad af kontrol i fremstillede polymere TF'er.

Nu, Yaqian Zhou, en ph.d. kandidat i Prof. Inagis team, har kombineret bipolar elektrokemi med en unik strategi udviklet i 1980'erne af Dr. Saji og kolleger, også fra Tokyo Tech. Denne anden metode, kaldet "elektrolytisk micelforstyrrelse (EMD), "består grundlæggende i at indkapsle en organisk forbindelse inde i sfæriske strukturer kaldet miceller, som er, som nogle sæber og rengøringsmidler, sammensat af overfladeaktive molekyler. Disse overfladeaktive molekyler er særlige ved, at de let har tendens til at miste elektroner, når de er i nærheden af ​​en positivt ladet elektrode; dette destabiliserer micellerne og frigiver de organiske forbindelser, der er fanget i, som derefter akkumuleres og danner en film.

Teamet anvendte særlige bipolare elektrokemiske celler med forskellige konfigurationer til at styre den potentielle fordeling, der induceres trådløst på en tallerken, skabe, for eksempel, en spændingsgradient langs en retning eller et cirkulært område med en positiv potentialezone. De introducerede derefter miceller fyldt med en ønsket organisk forbindelse. Fangsten er, at disse miceller "poppede" oftere på de mere positivt ladede områder på den bipolare plade. Dermed, da de frigav deres last, de tynde film, der automatisk dannede, lignede tæt på den inducerede spændingsfordeling, giver en interessant grad af tilpasning. "Det lykkedes os at producere en række tykkelsesgradienter og cirkulære organiske tynde film i proof-of-concept-eksperimenter, som bekræftede gyldigheden af ​​vores foreslåede tilgang, "fremhæver prof. Inagi.

Denne nye strategi er bemærkelsesværdig billig og gør tynde film, der kan tilpasses, meget mere tilgængelige. I øvrigt, som prof. Inagi forklarer, teknikken er ikke begrænset til organiske molekyler og kan gøres kompatibel med polymerer og kulstofmaterialer. "Vi har udviklet et lovende værktøj til forskellige applikationer, der er afhængige af tynde film, ikke kun inden for luminescens, men også for mere sofistikerede områder som biosensorsystemer, på grund af de krævede organiske opløsningsmiddelfri og milde betingelser, "slutter han. Forhåbentlig, yderligere forbedringer af denne kombinerede teknik vil hjælpe med at producere tynde film, der kan opfylde alle mulige praktiske krav.