Le tecniche avanzate a raggi X hanno rivelato nuovi dettagli strutturali sulla disposizione specifica degli atomi nei polimeri coniugati, un'importante classe di materiali che vengono utilizzati nei LED, celle solari organiche, transistor, sensori e dispositivi di potenza termoelettrica.

I polimeri coniugati sono macromolecole organiche con una struttura elettronica insolita, una spina dorsale con legami singoli e doppi alternati, che produce interessanti, utili proprietà ottiche ed elettriche.

A causa di un livello di disordine nella disposizione degli atomi nei polimeri coniugati, l'uso di metodi diretti, come la diffrazione di raggi X convenzionale, rivela solo informazioni limitate.

I ricercatori della Monash University guidati dal professor Christopher McNeill, in associazione con i collaboratori americani del Brookhaven National Laboratory, hanno dimostrato che la diffrazione di raggi X risonante eseguita a energie di raggi X che risuonano con atomi di zolfo nel polimero può discriminare tra diversi tipi di strutture di imballaggio nei polimeri coniugati.

La ricerca è stata pubblicata su Giornale della Società Chimica Americana e ha guadagnato una quarta di copertina interna della pubblicazione.

Lo scienziato dello strumento, il dott. Lars Thomsen, ha affermato che la spettroscopia NEXAFS ( Near-Edge Absorbtion Fine Structure) eseguita sulla linea di luce della spettroscopia a raggi X molli al sincrotrone australiano ha fornito informazioni spettroscopiche necessarie per l'analisi dei dati di diffrazione risonante.

Thomsen ha collaborato allo studio strutturale di polimeri coniugati utilizzando tecniche di sincrotrone con McNeill, Professore di Scienza e Ingegneria dei Materiali alla Monash University per molti anni.

Le misurazioni della diffrazione risonante sono state eseguite presso NSLS-II presso il Brookhaven National Lab negli Stati Uniti dal primo autore Guillaume Freychet.

"I polimeri coniugati hanno una struttura ad anello, come il benzene, con orbitali che escono sopra e sotto gli anelli. Gli elettroni si muovono attraverso gli orbitali, " ha spiegato Thomsen.

"Se hai un dispositivo che ha un paio di elettrodi su entrambi i lati e uno strato di polimero coniugato in mezzo, vuoi che tutti i polimeri siano orientati nella stessa direzione, quindi gli elettroni possono muoversi liberamente da un elettrodo all'altro, " Ha aggiunto.

"NEXAFS può darvi le informazioni sull'allineamento dei polimeri rispetto alla superficie, " Egli ha detto.

"Quando si utilizzano polimeri organici in un dispositivo, è importante allineare le molecole in un certo modo per ottenere le migliori prestazioni, " ha spiegato Thomsen.

Thomsen ha detto che l'intervallo di energia per l'esperimento era un po' al di là di quello che viene solitamente utilizzato sullo strumento, ma sono stati in grado di acquisire dati con buoni risultati.