Skift kontakten på supramolekylær elektronik

Grafen og relaterede materialer rummer et stort potentiale for teknologiske anvendelser såsom elektronik, sensorer, og energilagringsenheder, blandt andre. Takket være deres høje overfladefølsomhed, disse materialer er en ideel platform til at studere samspillet mellem molekylære samlinger på nanoskala og makroskopiske elektriske fænomener.

Forskere inden for Graphene Flagship designede et molekyle, der reversibelt kan gennemgå kemiske transformationer, når det belyses med ultraviolet og synligt lys. Dette molekyle – et fotoskiftbart spiropyran – kan derefter forankres til overfladen af ​​materialer såsom grafen eller molybdændisulfid, således generere et atomisk præcist hybrid makroskopisk supergitter. Når den er oplyst, hele den supramolekylære struktur oplever en kollektiv strukturel omlægning, som kunne visualiseres direkte med en sub-nanometer opløsning ved scanning tunneling mikroskopi.

Vigtigere, denne lysinducerede reorganisering på molekylært niveau inducerer store ændringer i hybridenhedernes makroskopiske elektriske egenskaber. Molekylerne, sammen med lagene af grafen og relaterede materialer, kan konvertere enkelt-molekyle hændelser til en rumlig homogen koblingshandling, der genererer en makroskopisk elektrisk respons. Denne nye og alsidige tilgang tager supramolekylær elektronik til næste niveau.

"Takket være denne nye tilgang, vi kan udnytte kapaciteten af ​​kollektive koblingshændelser, der forekommer i supergitter af fotokrome molekyler samlet på grafen og relaterede materialer til at inducere storskala og reversibel modulering i de elektriske egenskaber af højtydende opto-elektroniske enheder, " forklarer Paolo Samorì, hovedforfatter af papiret. "Denne teknologi kan finde anvendelse i den næste generation af smart og bærbar elektronik, med programmerbare egenskaber, " tilføjer han.

Samorì forklarer også, hvordan denne idé om at skræddersy molekylære supergitter kunne generere en bred vifte af nye materialer med justerbare og responsive egenskaber. "Ring dine funktioner! Du behøver kun omhyggeligt at vælge de rigtige molekyler, det således dannede supergitter vil gøre det muligt at maksimere ændringen i egenskaber som en reaktion på eksterne input, " han siger.

Vittorio Pellegrini, forsker ved IIT og divisionsleder for energi, Kompositter, og produktion på flagskibet grafen, fremhæver, hvordan forskningen er 'unik i den måde, den kombinerer grafen og andre relaterede materialer med lysfølsomme kemiske molekyler. Disse makroskopiske arrangementer er lovende platforme for optoelektronik. "Pellegrini påpeger det fremragende potentiale ved disse nye fund:" den molekylære ultratynde belægning kan skræddersys ved blot at syntetisere forskellige molekyler. " I øvrigt, "denne opdagelse vil føre os til udviklingen af ​​enheder, da teknikken udviklet af Samorì og hans team kan skaleres op på en reproducerbar måde, " tilføjede han. Samorì er enig:"Grænsen i skalerbarheden er tilgængeligheden til ultrafladt og atomært præcist grafen og relaterede materialer."

Disse fremskridt, muliggjort af grafen-flagskibets samarbejdsmiljø, kunne føre til lovende anvendelser inden for sensorer, optoelektronik, og fleksible enheder. Forskere drømmer nu om højtydende multifunktionelle hybridenheder under kontrol af naturens mest rigelige og kraftfulde energikilde-lys.

Professor Andrea C. Ferrari, Videnskabs- og teknologiofficer for flagskibet grafen, og formand for dets ledelsespanel tilføjede:"Supramolekylær kemi har været en del af flagskibsforskningen lige siden begyndelsen. Gennem årene har vores partnere forbedret og udviklet de teknikker, der gør det muligt at forbinde molekyler med grafen og relaterede materialer. Vi er nu vidne til en støt fremgang mod ansøgninger, som vist af dette interessante arbejde. "