Hiilipohjaisista orgaanisista radikaaleista voidaan valmistaa uudenlaisia puolijohteita, jotka muuttavat kaiken absorboidun valon sähkövarauksiksi.
Löydös tehtiin kansainvälisessä tutkimuksessa, johon osallistuivat muun muassa Aalto-yliopisto ja Cambridgen yliopisto.
Tulokset avaavat kokonaan uuden polun ohutkalvoteknologialle ja kevyille aurinkokennoille, joista saadaan hyvin joustavia ja joita voidaan valmistaa eri väreissä.
Tutkimus on julkaistu arvostetussa Nature Materials -lehdessä.
Toimivat puolijohteina sellaisenaan
”Teknologiasta saadaan energiatehokasta, kun sähkövarauksia voidaan tuottaa ilman energiahävikkiä radikaalipohjaisten puolijohteiden avulla”, kuvailee akatemiatutkija Petri Murto.
Murto siirtyi viime vuonna Cambridgen yliopistosta Aalto-yliopistoon, jonka kemian ja materiaalitieteen laitoksessa hänellä on oma ryhmä.
Orgaaniset radikaalit – eli hiilipohjaiset molekyylit, joissa on pariton elektroni – voivat toimia puolijohteina sellaisenaan.
Sähkövarausten muodostuminen ja johtavuus eivät vaadi kahden eri materiaalin tarkkaa rakennetta, kuten tavanomaisissa orgaanisissa aurinkokennoissa.
Juuri yksinäinen elektroni tekee radikaaleista erityisen hyviä sähkövarauksen kuljettajia.
Kun radikaaleja sisältävä ohutkalvo altistetaan valolle, syntyy varauksia, jotka erottuvat toisistaan täydellisellä sadan prosentin hyötysuhteella.
Tuotanto helppo skaalata
Elektroniikkamarkkinoita tätä nykyä hallitseva pii on erinomainen puolijohde, mutta sillä on myös haittansa, sillä se on raskasta, jäykkää ja haurasta. Perinteiset piikennot painavat jopa 20 kiloa.
Pii on myös läpinäkymätöntä, joten sitä on vaikeaa integroida visuaalisena elementtinä esimerkiksi ikkunoihin, puettavaan elektroniikkaan tai biologiseen ympäristöön.
Orgaaniset puolijohteet voidaan sen sijaan valmistaa vain sadan nanometrin paksuisina kerroksina. Kennon paino voi jäädä muutamaan sataan grammaan.
Orgaanisen ohutkalvon tuotanto on myös helposti skaalattavissa.
Päivi Ikonen
Tilaa Kemiamedian uutiskirje!
Tilaajana saat sähköpostiisi kerran viikossa kiinnostavimmat uutiset ja tiedot alan tapahtumista ja työpaikoista. Osallistut samalla arvontaan!
