I ricercatori hanno trovato un modo per utilizzare la stampa polimerica per allungare e appiattire le molecole attorcigliate in modo che conducano meglio l'elettricità. Un team guidato da ingegneri chimici e biomolecolari dell'Università dell'Illinois riporta le loro scoperte sulla rivista Progressi scientifici .

I polimeri coniugati sono formati dall'unione di molecole ricche di elettroni lungo una struttura di legami chimici alternati singoli e doppi. La congiunzione consente all'elettricità di viaggiare molto rapidamente attraverso un polimero, rendendolo altamente desiderabile per l'uso in applicazioni elettriche e ottiche. Questa modalità di trasporto delle cariche funziona così bene che i polimeri coniugati sono ora pronti a competere con i materiali in silicio, hanno detto i ricercatori.

Però, questi polimeri tendono a contorcersi in spirali attorcigliate quando si uniscono, ostacolando gravemente il trasporto della carica.

"La planarità o planarità di un polimero coniugato gioca un ruolo importante nella sua capacità di condurre elettricità, ", ha affermato il professore di ingegneria chimica e biomolecolare Ying Diao, che ha condotto lo studio. "Anche una leggera torsione della spina dorsale può ostacolare sostanzialmente la capacità degli elettroni di delocalizzare e fluire".

È possibile appiattire i polimeri coniugati applicando un'enorme quantità di pressione o manipolando la loro struttura molecolare, ma entrambe le tecniche sono molto laboriose, ha detto Diao. "Non c'è davvero un modo semplice per farlo."

Il ricercatore post-dottorato Kyung Sun Park e lo studente laureato Justin Kwok hanno notato qualcosa durante l'esecuzione di esperimenti di stampa e simulazioni di flusso nel laboratorio di Diao. I polimeri passano attraverso due distinte fasi di flusso durante la stampa:la prima fase si verifica quando l'azione capillare attira l'inchiostro polimerico mentre inizia ad evaporare, e la seconda fase è il risultato delle forze imposte dalle lame di stampa e dal substrato, hanno detto i ricercatori.

"Park e Kwok hanno scoperto un'altra fase che si verifica durante la stampa in cui i polimeri sembrano avere proprietà molto diverse, "Diao ha detto. "Questa terza fase si verifica tra le due fasi già definite, e mostra i polimeri che vengono allungati in forme planari."

Non solo i polimeri vengono allungati e appiattiti in questa terza fase, ma rimangono così anche dopo essere precipitati fuori dalla soluzione, Diao ha detto, rendendo possibile la messa a punto delle impostazioni della stampante per produrre polimeri coniugati da utilizzare in nuovi, dispositivi biomedici più veloci ed elettronica flessibile.

"Stiamo scoprendo un intero zoo di nuove fasi polimeriche, tutti sensibili alle forze che intervengono durante il processo di stampa, "Diao ha detto. "Prevediamo che questi equilibri inesplorati e le fasi indotte dal flusso alla fine si tradurranno in nuovi polimeri coniugati con eccitanti proprietà optoelettroniche".