I ricercatori hanno analizzato le proprietà di un polimero organico con potenziali applicazioni nell'elettronica flessibile e hanno scoperto variazioni di durezza su scala nanometrica, la prima volta che una struttura così fine è stata osservata in questo tipo di materiale. Credito:Università di Cambridge
I ricercatori hanno analizzato le proprietà di un polimero organico con potenziali applicazioni nell'elettronica flessibile e hanno scoperto variazioni di durezza su scala nanometrica, la prima volta che una struttura così fine è stata osservata in questo tipo di materiale.
Il campo dell'elettronica organica ha beneficiato della scoperta di nuovi polimeri semiconduttori con dorsali molecolari che sono resilienti a torsioni e piegamenti, il che significa che possono trasportare carica anche se sono piegati in forme diverse.
Si è ipotizzato che questi materiali assomiglino a un piatto di spaghetti su scala molecolare, senza alcun ordine a lungo raggio. Tuttavia, un team internazionale di ricercatori ha scoperto che per almeno uno di questi materiali ci sono minuscole sacche di ordine all'interno. Queste tasche ordinate, larghe solo pochi decimiliardesimo di metro, sono più rigide del resto del materiale, conferendogli una struttura a "torta di frutta" con regioni più dure e morbide.
Il lavoro è stato guidato dall'Università di Cambridge e Park Systems UK Limited, con KTH Stoccolma in Svezia, le Università di Namur e Mons in Belgio e la Wake Forest University negli Stati Uniti. I loro risultati, riportati sulla rivista Nature Communications , potrebbe essere utilizzato nello sviluppo di dispositivi microelettronici e bioelettronici di prossima generazione.
Lo studio e la comprensione delle proprietà meccaniche di questi materiali su scala nanometrica, un campo noto come nanomeccanica, potrebbe aiutare gli scienziati a mettere a punto tali proprietà e rendere i materiali adatti a una più ampia gamma di applicazioni.
"Sappiamo che il tessuto della natura su scala nanometrica non è uniforme, ma trovare uniformità e ordine dove non ci aspettavamo di vederlo è stata una sorpresa", ha affermato il dottor Deepak Venkateshvaran del Cavendish Laboratory di Cambridge, che ha guidato la ricerca.
I ricercatori hanno utilizzato una tecnica di imaging chiamata imaging in modalità eigen superiore per acquisire immagini su scala nanometrica delle regioni di ordine all'interno di un polimero semiconduttore chiamato indacenoditiofene-co-benzotiadiazolo (C16-IDTBT). Credito:Università di Cambridge
I ricercatori hanno utilizzato una tecnica di imaging chiamata imaging in modalità eigen superiore per scattare foto su scala nanometrica delle regioni di ordine all'interno di un polimero semiconduttore chiamato indacenoditiofene-co-benzotiadiazolo (C16-IDTBT). Queste immagini hanno mostrato chiaramente come le singole catene polimeriche si allineano una accanto all'altra in alcune regioni del film polimerico. Queste regioni di ordine hanno una larghezza compresa tra 10 e 20 nanometri.
"La sensibilità di questi metodi di rilevamento ci ha permesso di mappare l'auto-organizzazione dei polimeri fino ai singoli filamenti molecolari", ha affermato il coautore Dr. Leszek Spalek, anche lui del Cavendish Laboratory. "L'imaging in modalità eigen superiore è un metodo prezioso per caratterizzare le proprietà nanomeccaniche dei materiali, data la preparazione del campione relativamente facile richiesta."
Ulteriori misurazioni della rigidità del materiale su scala nanometrica hanno mostrato che le aree in cui i polimeri si auto-organizzavano in regioni ordinate erano più dure, mentre le regioni disordinate del materiale erano più morbide. Gli esperimenti sono stati eseguiti in condizioni ambientali anziché in un vuoto ultra alto, che era stato un requisito negli studi precedenti.
"I polimeri organici sono normalmente studiati per le loro applicazioni in una vasta area, su scala centimetrica, elettronica flessibile", ha affermato Venkateshvaran. "La nanomeccanica può aumentare questi studi sviluppando una comprensione delle loro proprietà meccaniche su scale ultra-piccole con risoluzioni senza precedenti.
"Insieme, le conoscenze fondamentali acquisite da entrambi i tipi di studi potrebbero ispirare una nuova generazione di dispositivi microelettronici e bioelettronici morbidi. Questi dispositivi futuristici combineranno i vantaggi della flessibilità della scala centimetrica, dell'omogeneità della scala micrometrica e del movimento meccanico controllato elettricamente su scala nanometrica delle catene polimeriche con biocompatibilità superiore." + Esplora ulteriormente
