Químicos y científicos de polímeros que colaboran en la Universidad de Massachusetts Amherst informan en Comunicaciones de la naturaleza esta semana han identificado por primera vez una propiedad inesperada en una molécula de semiconductores orgánicos que podría conducir a materiales más eficientes y rentables para su uso en pantallas de teléfonos celulares y computadoras portátiles, por ejemplo, y en dispositivos optoelectrónicos comocomo láseres, diodos emisores de luz y comunicaciones de fibra óptica.
El químico físico Michael Barnes y el científico de polímeros Alejandro Briseño, con los estudiantes de doctorado Sarah Marques, Hilary Thompson, Nicholas Colella y la investigadora postdoctoral Joelle Labastide, descubrieron la propiedad, la separación direccional de carga intrínseca, en nanocables cristalinos de un semiconductor orgánico conocido como 7,8, 15,16-tetraazaterrileno TAT.
Los investigadores vieron no solo una separación eficiente de las cargas en TAT, sino una direccionalidad muy específica que Barnes dice "es bastante útil. Agrega control, por lo que no estamos a merced del movimiento aleatorio, que es ineficiente. Nuestro artículo describeun aspecto de la física nanoscópica dentro de los cristales individuales, una estructura que facilitará el uso de esta molécula para nuevas aplicaciones, como en dispositivos que utilizan la entrada de luz polarizada para la conmutación óptica. Nosotros y otros explotaremos inmediatamente esta direccionalidad ".
Agrega: "Observar la separación de carga intrínseca no ocurre en los polímeros, hasta donde sabemos, solo sucede en esta familia de pequeños ensambles cristalinos de moléculas orgánicas o nanocables. En términos de aplicación, ahora estamos explorando formas de organizar elcristales en un patrón uniforme y desde allí podemos encender o apagar las cosas dependiendo de la polarización óptica, por ejemplo ".
Sin embargo, el equipo de UMass Amherst cree que la propiedad no es una rareza exclusiva de este material, sino que varios materiales la comparten, lo que hace que los descubrimientos en TAT sean interesantes para una amplia variedad de investigadores, dice Barnes.observa en cristales de pentaceno, señala, que muestran algo similar pero sin direccionalidad. En este trabajo apoyado por el Departamento de Energía de EE. UU. y el Centro de Fabricación Jerárquica UMass Amherst, proponen que el efecto proviene de una interacción de transferencia de carga en la carga de la molécula-conductores nanocables que se pueden programar.
En la visión convencional de la recolección de energía solar con materiales orgánicos o basados en carbono, explica el químico, los científicos entendieron que las capas orgánicas activas en el trabajo en los dispositivos absorben la luz, lo que conduce a un estado excitado conocido como excitón. En esteSegún el mecanismo, el excitón migra a un límite de interfaz donde se separa en una carga positiva y negativa, liberando el voltaje para ser utilizado como energía. "En esta vista, espera que la luz se absorba bien para que la transferencia sea eficiente", dice..
En trabajos anteriores, Barnes, Briseño y otros en UMass Amherst trabajaron para controlar el tamaño del dominio de los materiales para que coincida con lo que se cree que es la distancia que un excitón puede viajar en el tiempo que tarda en irradiar, agrega. "Todo estobajo la idea de que el mecanismo para la separación de carga es extrínseco, que una fuerza impulsora externa separa las cargas ", señala. El objetivo había sido eliminar la necesidad de esa interfaz".
Relaciona más recientemente, Briseño y sus colegas llegaron al punto de sintetizar cristales en los que sus dispositivos basados en polímeros no estaban funcionando de la manera que querían, relata. Briseño les pidió a Barnes y colegas que usaran sus instrumentos especiales de medición para investigar. Barnes y colegas encontraron unDefecto estructural que Briseño pudo solucionar. "Le proporcionamos algunos diagnósticos para mejorar el crecimiento de sus cristales", dice Barnes.
"De esto, notamos pistas de que estaban sucediendo algunas cosas muy interesantes, que nos llevaron al descubrimiento", agrega Barnes. "Es divertido cuando la ciencia funciona de esa manera. Fue una relación muy beneficiosa para ambos".
"Lo que la Naturaleza nos trajo fue algo mucho más rico e interesante que cualquier cosa que hubiéramos anticipado. Pensamos que sería cualitativamente similar a las observaciones anteriores, quizás diferente en detalles cuantitativos, pero la historia real es mucho más interesante.En este material, descubrieron que la forma en que empaqueta los cristales da lugar a su propia separación, una propiedad intrínseca del material cristalino ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Massachusetts en Amherst . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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