鈥� Vi tror att den h盲r metoden verkligen kan f枚r盲ndra s盲ttet vi dopar organiska halvledare. Alla best氓ndsdelar 盲r billiga, l盲ttillg盲ngliga och potentiellt milj枚v盲nliga vilket 盲r en f枚ruts盲ttning f枚r framtidens h氓llbara elektronik, s盲ger Simone Fabiano, bitr盲dande professor vid Link枚pings universitet.
Halvledare som 盲r baserade p氓 ledande plaster i st盲llet f枚r kisel har m氓nga potentiella anv盲ndningsomr氓den. Bland annat kan de organiska halvledarna anv盲ndas i digitala sk盲rmar, solceller, lysdioder, sensorer, implantat och f枚r energilagring.
F枚r att f枚rb盲ttra ledningsf枚rm氓gan och 盲ndra egenskaperna hos halvledare tills盲tts oftast s氓 kallade st枚r盲mnen, det kallas f枚r att materialet dopas.
Inspirerade av naturen
Nu har forskare vid Link枚pings universitet utvecklat en dopningsmetod som kan utf枚ras i rumstemperatur d盲r ineffektiva st枚r盲mnen som syre anv盲nds f枚r att dopa materialet och ljus aktiverar dopningsprocessen.
鈥� Vi har varit inspirerade av naturen och det finns m氓nga liknelser med till exempel fotosyntesen. I v氓r metod aktiverar ljuset en fotokatalysator som s盲tter i g氓ng en elektrontransport fr氓n ett typiskt ineffektivt st枚r盲mne in i det organiska halvledarmaterialet, s盲ger Simone Fabiano.
Den nya metoden g氓r ut p氓 att den ledande plasten doppas i en s盲rskild saltl枚sning 鈥� en fotokatalysator 鈥� f枚r att sedan belysas med ljus under en kort tid. Hur l盲nge plasten blir belyst avg枚r till vilken grad materialet dops. Sedan sk枚ljs l枚sningen av och samlas in f枚r framtida bruk och kvar 盲r en p-dopad ledande plast d盲r det enda 盲mnet som har f枚rbrukas 盲r syret i luften.
G氓r att skala upp
Detta 盲r m枚jligt tack vare att fotokatalysatorn fungerar som en 鈥漞lektronskyttel鈥� som tar och avger elektroner hos materialet i n盲rheten av svaga oxidations- eller reduktions盲mnen. Detta 盲r vanligt f枚rekommande inom kemin men har inte anv盲nts inom organisk elektronik tidigare.
鈥� Det g氓r ocks氓 att kombinera p-dopning och n-dopning i samma reaktion vilket 盲r unikt. Det f枚renklar tillverkningen av elektronik, speciellt d盲r b氓de p- och n-dopade halvledare 盲r n枚dv盲ndiga, som termoelektriska generatorer, s盲ger Simone Fabiano.
Det inneb盲r att det g氓r att tillverka alla komponenter p氓 en g氓ng och dopa dem samtidigt vilket g枚r att processen g氓r att skala upp. Dessutom har den dopade organiska halvledaren b盲ttre ledningsf枚rm氓ga 盲n traditionella halvledare. Simone Fabiano och hans forskargrupp vid Laboratoriet f枚r organisk elektronik visade tidigare under 2024 hur den ledande plasten kan framst盲llas p氓 ett milj枚v盲nligt s盲tt och det h盲r 盲r n盲sta steg.
鈥� Vi 盲r i inledningen av att f枚rs枚ka f枚rst氓 mekanismen bakom fullt ut och vilka andra potentiella anv盲ndningsomr氓den som finns. Men det 盲r ett v盲ldigt lovande angreppss盲tt och visar att fotokatalytisk dopning 盲r en ny grundbult inom organisk elektronik, s盲ger Simone Fabiano som 盲r Wallenberg Academy Fellow.
Forskningen finansierades av Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, Wallenberg Wood Science Centre, Wallenberg Initiative Materials Science for Sustainability, Vetenskapsr氓det, Olle Engkvists stiftelse, Europeiska kommissionen samt via den svenska regeringens strategiska forskningsomr氓de inom avancerade funktionella materiel, AFM, vid Link枚pings universitet. Wenlong Jin, Chi-Yuan Yang och Simone Fabiano har ans枚kt om patent baserat p氓 arbetet i studien och de tv氓 senare 盲r grundare av n-Ink AB, ett avknoppningsf枚retag fr氓n LiU.
Artikeln: Photocatalytic doping of organic semiconductors, Wenlong Jin, Chi-Yuan Yang, Riccardo Pau, Qingqing Wang, Eelco K. Tekelenburg, Han-Yan Wu, Ziang Wu, Sang Young Jeong, Federico Pitzalis, Tiefeng Liu, Qiao He, Qifan Li, Jun-Da Huang, Renee Kroon, Martin Heeney, Han Young Woo, Andrea Mura, Alessandro Motta, Antonio Facchetti, Mats Fahlman, Maria Antonietta Loi, Simone Fabiano. Nature 2024, publicerad online 15 maj 2024. DOI: 10.1038/s41586-024-07400-5
