Инновационный рентгеновский метод позволил исследователям Университета штата Северная Каролина и их сотрудникам по-новому взглянуть на то, как органические полимеры могут быть использованы в печатной электронике, такой как транзисторы и солнечные элементы.

Печатная электроника создается путем распыления на поверхность чернил, содержащих проводящие органические молекулы. Процесс быстрый и намного дешевле, чем современные технологии производства таких элементов, как солнечные батареи или компьютерные и телевизионные дисплеи. Кроме того, он обладает потенциалом для удивительных новых применений: представьте носимый интерактивный дисплей, который не нуждается в батарейках. В солнечной промышленности возможность печатать солнечные элементы на гигантских рулонных печатных машинах - подобно печати газеты - может сделать технологию намного более доступной и востребованной для массового сбыта.

Физики из штата Северная Каролина доктор Харальд Эйд и доктор Брайан Коллинз в сотрудничестве с доктором Майклом Чабиником из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре хотели знать, почему некоторые этапы обработки привели к созданию более совершенных устройств, чем другие. "Производители знают, что в этих устройствах некоторые материалы работают лучше других, но по сути это все еще процесс проб и ошибок", - говорит Эйд. "Мы хотели дать им возможность охарактеризовать эти материалы, чтобы они могли видеть, что у них есть и почему это работает".

Чтобы сделать это, Коллинз и Эйд обратились к усовершенствованному источнику света Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (ALS). Они разработали новую технику, в которой использовались мощные рентгеновские лучи из ALS, чтобы посмотреть, как организуются отдельные молекулы в этих материалах. Они обнаружили, что наиболее эффективные устройства характеризовались особым расположением молекул в материалах.

"Мы обнаружили, что в транзисторах по мере увеличения выравнивания между молекулами повышалась и производительность", - говорит Коллинз. "В случае с солнечными элементами мы обнаружили выравнивание молекул на интерфейсах в устройстве, что может быть ключом к более эффективному сбору света. В обоих случаях это был первый случай, когда кто-либо смог по-настоящему взглянуть на то, что происходит на молекулярном уровне ".

Результаты исследователей опубликованы в журнале Nature Materials. В работе участвовало международное сотрудничество исследователей из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли, Университета Монаша в Австралии и Университета Эрланген-Нюрнберг в Германии под руководством штата Северная Каролина и UCSB.

"Мы надеемся, что этот метод даст исследователям и производителям более глубокое представление об основах этих материалов", - говорит Коллинз. "Понимание того, как работают эти материалы, может привести только к повышению производительности и коммерческой жизнеспособности