Правило{0}}разбијања шареног силикона који може да проводи струју

Новооткривена варијанта силикона је полупроводник, истраживачи са Универзитета у Мичигену су открили-погрешне претпоставке да је класа материјала искључиво изолациона.

„Материјал отвара могућност за нове типове дисплеја са равним екраном, флексибилне фотонапонске уређаје, носиве сензоре или чак одећу која може да прикаже различите обрасце или слике“, рекао је Ричард Лејн, У-М професор науке о материјалима и инжењерству и макромолекуларним наукама и инжењерингу и одговарајући аутор студије недавно објављене у Мацромолецулар Рапид Цоммуницатионс.

Силиконска уља и гуме-полисилоксани и силсескиоксани-су традиционално изолациони материјали, што значи да су отпорни на струју или топлоту. Њихова водоотпорна{3}} својства чине их корисним у биомедицинским уређајима, заптивачима, електронским премазима и још много тога.

У међувремену, конвенционални полупроводници су обично крути. Полупроводнички силикон има потенцијал да омогући флексибилну електронику коју је Лаине описао, као и силикон који долази у различитим бојама.

На молекуларном нивоу, силикони се састоје од кичме од наизменичних атома силицијума и кисеоника (Си-О-Си) са органским (на бази угљеника-) групама везаним за силицијум. Различите 3Д формације полимерних ланаца настају док се међусобно повезују, познато као унакрсно-везивање, које мењају физичка својства материјала као што су чврстоћа или растворљивост.

Проучавајући различите унакрсне-структуре у силикону, истраживачки тим је наишао на потенцијал за електричну проводљивост у кополимеру, који је полимерни ланац који садржи два различита типа понављајућих јединица-кавезно-структурираних, а затим линеарних силикона у овом случају.

Могућност проводљивости произилази из начина на који електрони могу да се крећу преко Си-О-Си веза са преклапајућим орбиталама. Полупроводници имају два главна стања: основно стање, које не проводи електричну енергију, и проводно стање које га проводи. Проводно стање, познато и као побуђено стање, настаје када неки електрони скоче на следећу електронску орбиталу, која је повезана преко материјала попут метала.

Типично, Си-О-Си углови везе не дозвољавају ту везу. На 110 степени, они су далеко од праве линије од 180 степени. Али у силиконском кополимеру који је тим открио, ове везе су почеле на 140 степени у основном стању-и растежу се до 150 степени у побуђеном стању. Ово је било довољно да се створи аутопут за проток електричне енергије.

„Ово омогућава неочекивану интеракцију између електрона преко више веза укључујући Си{0}}О-Си везе у овим кополимерима“, рекао је Лејн. „Што је дужина ланца дужа, електронима је лакше да путују на веће удаљености, смањујући енергију потребну да апсорбују светлост, а затим је емитују при нижим енергијама.

Полупроводничка својства силиконских кополимера такође омогућавају његов спектар боја. Електрони скачу између основног и побуђеног стања апсорбујући и емитујући фотоне, или честице светлости. Емисија светлости зависи од дужине ланца кополимера, коју Лаинеов тим може да контролише. Веће дужине ланаца значе мање скокове и нижу енергију фотона, дајући силикону црвену нијансу. Краћи ланци захтевају веће скокове од електрона, тако да емитују светлост веће енергије ка плавом крају спектра.

Да би демонстрирали везу између дужине ланца и апсорпције и емисије светлости, истраживачи су одвојили кополимере са различитим дужинама ланца и распоредили их у епрувете од дугих до кратких. Сјај УВ светлости на цевима ствара пуну дугу јер свака апсорбује и емитује светлост различите енергије.

Шарени низ заснован на дужини ланца кополимера је посебно јединствен јер се до сада знало да су силикони само провидни или бели јер њихова изолациона својства чине да не могу да апсорбују много светлости.

„Узимамо материјал за који сви мисле да је електрично инертан и дајемо му нови живот-који би могао да напаја следећу генерацију меке, флексибилне електронике“, рекао је Зијинг (Јацкие) Зханг, У-М докторанд науке о материјалима и инжењерству и главни аутор студије.