I ricercatori della Graduate School of Bio-Applications and Systems Engineering presso la Tokyo University of Agriculture and Technology (TUAT) hanno accelerato il movimento degli elettroni nei film di semiconduttori organici di due o tre ordini di grandezza. L'elettronica più veloce potrebbe portare a un migliore utilizzo dell'energia solare e dei transistor in tutto il mondo, secondo gli scienziati. Hanno pubblicato i loro risultati nel numero di settembre di Chimica e fisica macromolecolare .

Guidato da Kenji Ogino, un professore presso la Graduate School of Bio-Applications and Systems Engineering presso TUAT, Giappone, il team ha scoperto che l'aggiunta di polistirolo, comunemente noto come polistirolo in Nord America, potrebbe migliorare il polimero semiconduttore consentendo agli elettroni di spostarsi rapidamente da un piano all'altro. Il processo, chiamata mobilità del foro, è il modo in cui gli elettroni si muovono attraverso un campo elettrico costituito da più strati. Quando una molecola manca di un elettrone, un elettrone proveniente da un piano diverso può saltare o cadere e prendere il suo posto.

Attraverso varie tecniche di imaging, è abbastanza facile seguire la scia degli elettroni nelle strutture a base di cristalli. In molti polimeri semiconduttori, però, il pulito, linee definite dello scheletro cristallino si intrecciano con una regione molto più difficile da definire chiamata dominio amorfo.

"Trasporto [di elettroni] sia nel dominio cristallino che in quello amorfo. Per migliorare la mobilità totale degli elettroni, è necessario controllare la natura del dominio amorfo, "Ogino ha detto. "Abbiamo scoperto che la mobilità del foro è straordinariamente migliorata dall'introduzione del blocco di polistirene accompagnato dall'aumento del rapporto del dominio amorfo rigido".

I ricercatori ritengono che il modo in cui il dominio cristallino si connette al suo interno avviene in modo più efficace attraverso il rigido dominio amorfo. L'aggiunta di polistirene ha introdotto un dominio più amorfo, ma contenuto da catene flessibili di atomi di carbonio e idrogeno. Anche se le catene sono flessibili, fornisce rigidità, e un certo grado di controllo, al dominio amorfo.

Gli elettroni si sono mossi due o tre volte più velocemente del normale.

"L'introduzione di una catena flessibile nei polimeri semicristallini è una delle strategie promettenti per migliorare le varie funzionalità dei film polimerici alterando le caratteristiche del dominio amorfo, " ha detto Ogino. "Proponiamo che il dominio amorfo rigido svolga un ruolo importante nel processo di trasporto del buco".

Una maggiore mobilità dei fori è un fattore critico nello sviluppo di dispositivi solari più efficienti, secondo Ogino. Prossimo, Ogino e i ricercatori hanno in programma di esaminare come la maggiore mobilità del foro abbia influito su altri parametri, come la composizione chimica e la posizione delle strutture all'interno del film polimerico.