il 10, Il numero 000 del documento pubblicato da Diamond Light Source potrebbe cambiare radicalmente il panorama tecnologico consentendo una nuova generazione di dispositivi. Questo studio presenta un nuovo modo di considerare la chiralità nei film polimerici sottili che sono importanti per l'elettronica. Presenta intuizioni dirompenti sui film polimerici chirali, che emettono e assorbono luce polarizzata circolarmente, e offre la promessa di ottenere importanti progressi tecnologici, compresi display ad alte prestazioni, Imaging 3D e calcolo quantistico. Questi risultati sono stati pubblicati di recente in Comunicazioni sulla natura .

La chiralità è una proprietà fondamentale della simmetria dell'universo. Vediamo coppie di immagini speculari mancine (LH) e destrorse (RH) in tutto, dalle lumache e piccole molecole alle galassie a spirale giganti. La luce può anche avere chiralità. Mentre la luce viaggia, il suo campo elettrico interno può ruotare a sinistra oa destra creando polarizzazione circolare LH o RH. La capacità di controllare e manipolare questo chirale, la luce polarizzata circolarmente presenta opportunità nell'optoelettronica di prossima generazione (Figure 1a e 1b). Però, l'origine dei grandi effetti chirottici nei film sottili di polimeri (Figure 1c e 2) è rimasta sfuggente per quasi tre decenni. In questo studio, un gruppo di ricercatori dell'Imperial College di Londra, l'Università di Nottingham, l'Università di Barcellona, Diamond Light Source e J.A. La Woollam Company ha utilizzato la linea di luce del dicroismo circolare a radiazione di sincrotrone di Diamond (B23) e la sorgente di luce avanzata in California.

"Questo studio rivoluzionario mostra come le capacità di Diamond possono essere utilizzate per studiare processi che normalmente si verificano lontano dalla nostra portata. I risultati del team presentano una tabella di marcia per l'introduzione di proprietà chirottiche in più dispositivi elettronici in futuro, "dice il professor Laurent Chapon, direttore di scienze fisiche presso Diamond.

Il dicroismo circolare (CD) ha una storia sorprendentemente lunga. Nel 19 ° secolo, Scienziati francesi hanno osservato che le molecole chirali che non si sovrappongono alla loro immagine speculare assorbono la luce polarizzata circolarmente sinistra e destra in modo diverso a seconda della loro configurazione (come per gli amminoacidi L o D) e anche della manualità della loro struttura. Negli anni '60, gli scienziati si erano resi conto che il CD poteva essere estremamente utile per lo studio di complesse strutture materiali. La linea di luce B23 di Diamond è dedicata al CD e genera un esclusivo micro raggio monocromatico altamente collimato dall'ultravioletto sotto vuoto (UV) alla luce visibile.

Per questo studio, il team di ricerca ha combinato gli studi sui CD ultravioletti presso Diamond con misurazioni di diffusione di raggi X molli K-edge in carbonio risonante presso la Advanced Light Source.

"Utilizzando una combinazione di metodi spettroscopici e sonde strutturali, i ricercatori hanno messo in dubbio la validità dell'interpretazione dei dati fino ad ora di questi film polimerici, " spiega il professor Giuliano Siligardi, scienziato principale della linea di luce sulla linea di luce B23 di Diamond.

In precedenza si pensava che i grandi effetti chirottici osservati in questi film polimerici fossero causati dalla chiralità strutturale come quella osservata nella fase liquido cristallina colesterica. Però, questo studio mostra che, in condizioni rilevanti per la fabbricazione del dispositivo, sono causati invece dall'accoppiamento magneto-elettrico che genera l'attività ottica naturale di questi polimeri.

Dott.ssa Jessica Wade, autore principale dell'articolo, dice, "Questo studio presenta un nuovo modo di guardare alla chiralità nei film sottili di polimeri, che è importante per l'elettronica. La scoperta che l'accoppiamento magneto-elettrico, e non la chiralità strutturale a lungo raggio, è responsabile dei grandi effetti chirottici consentirà la progettazione razionale di polimeri per un'ampia gamma di applicazioni di dispositivi".

Tutti gli esperimenti sono stati condotti in condizioni rilevanti per le applicazioni del mondo reale, con spessori di strato attivi ( <200 nm) che consentono la produzione di elettronica ad alta efficienza.

"I nostri risultati informeranno la progettazione di nuovi polimeri e architetture di dispositivi in ​​cui la struttura chimica e la conformazione della spina dorsale sono state ottimizzate per massimizzare l'accoppiamento magneto-elettrico, consentendo forti effetti chirottici senza necessità di allineamento e strati attivi eccessivamente spessi. I protocolli di fabbricazione ottimizzati a B23:tempo di ricottura, temperatura (fig. 2), ecc.-hanno già portato alla realizzazione di display e fotorivelatori altamente efficienti, e stiamo continuando a studiare questi sistemi con la nuova funzionalità Diamond B23 Mueller Matrix Polarimeter (MMP)".

Professor Sir David Stuart, direttore delle scienze della vita presso Diamond e capo congiunto di biologia strutturale presso l'Università di Oxford, dice, "Come una delle strutture scientifiche più avanzate al mondo, Diamond si impegna ogni giorno per consentire alla scienza di cambiare il mondo. Una parte importante della nostra missione è aiutare nella pubblicazione di documenti e risultati degli esperimenti fatti qui nel pubblico dominio. Questo innovativo 10, La 000a pubblicazione esemplifica l'importanza della cooperazione internazionale tra scientiss e strutture, nonché i collegamenti vitali tra ricerca fondamentale, la scienza applicata e le tecnologie che fanno progredire l'umanità".