В Японии группа исследователей разработала органический жидкокристаллический полупроводник с подвижностью носителей заряда, превышающей в 10 раз самый высокий на сегодня аналогичный показатель у существующих полупроводников.
В разработке принимали участие ученые из японского НИИ Рикен, токийского университета и японского института по исследованиям синхротронного излучения. Результаты исследования были опубликованы 22 октября в журнале, выпускаемом американским сообществом химиков (American Chemical Society).
Органические полупроводники, которые при комнатной температуре находятся в жидкокристаллическом состоянии, применяются для создания тонких пленок с большой площадью. Однако, их свойтсва переноса электронов ниже, чем у кристаллических материалов. Поэтому исследователи задались целью создать жидкокристалличсекий полупроводник с большими способностями по переносу электронов.
Для разработки молекулярной структуры исследователи изучили органическую молекулу химического соединения меди и конденсированного порфирина, которое образовано объединенными между собой хлорофиллоподобными структурами. Спаренные электроны из этой молекулы (такие электроны влияют на скорость переноса электронов) больше, чем у обычных органических полупроводников.
Ученые создали молекулу, которая обладает амфипатическими свойствами, т.е. одновременно является и гидрофильной, и гидрофобной. Для этого к периферической части молекулы соединения конденсированного порфирина и меди добавили гидрофильные боковые цепи с одной стороны и гидрофобные — с другой.
После этого вещество, имеющее такую молекулярную структуру, нагрели до 120 градусов по Цельсию, затем приблизительно за час охладили до комнатной температуры, и молекулы сами собой распались на колонны. Исследователи проанализировали полученное вещество с помощью интенсивного рентгеновского излучения. В результате оказалось, что гидрофильные и гидрофобные боковые цепи собрались вместе с интервалом от 3 до 4 нанометров.
Новосозданный органический полупроводник может лучше поглощать солнечный свет, чем существующие полупроводники, так что вскоре он будет использоваться для изготовления тонкопленочных солнечных элементов питания.
