Semikonduktor organik menjanjikan besar untuk digunakan dalam film tipis dan menampilkan fleksibel - gambar iPad Anda dapat menggulung - tetapi mereka belum mencapai kecepatan yang dibutuhkan untuk menggerakkan menampilkan definisi tinggi. Bahan anorganik seperti silikon yang cepat dan tahan lama, tapi jangan membungkuk, sehingga mencari semikonduktor, cepat organik tahan lama terus berlanjut.
 
Sekarang tim yang dipimpin oleh peneliti di Stanford dan Harvard universitas telah mengembangkan baru semikonduktor organik material yang antara tercepat belum. Para ilmuwan juga mempercepat proses pembangunan dengan menggunakan pendekatan prediktif yang lopped berbulan-bulan - dan bisa memangkas tahun - dari timeline khas.
Untuk sebagian besar, mengembangkan bahan elektronik baru organik telah menjadi waktu-intensif, agak kena-atau-meleset proses, membutuhkan peneliti untuk mensintesis sejumlah besar bahan kandidat dan kemudian menguji mereka.
Kelompok Stanford dan Harvard yang dipimpin memutuskan untuk mencoba pendekatan prediktif komputasi untuk secara substansial mempersempit bidang calon sebelum pengeluaran waktu dan energi untuk membuat salah satu dari mereka.
"Sintesis beberapa senyawa ini dapat mengambil tahun," kata Anatoliy Sokolov, seorang peneliti postdoctoral di bidang teknik kimia di Stanford, yang bekerja pada sintesis bahan tim akhirnya menetap di. "Ini bukan hal yang sederhana untuk dilakukan."
Sokolov bekerja di laboratorium Zhenan Bao, seorang profesor teknik kimia di Stanford. Mereka adalah di antara penulis dari kertas yang menggambarkan pekerjaan, diterbitkan dalam edisi 16 Agustus dari Nature Komunikasi. Alan Aspuru-Guzik, seorang profesor kimia dan biologi kimia di Harvard, memimpin kelompok penelitian di sana dan diarahkan upaya teori dan komputasi.
Para peneliti menggunakan bahan yang dikenal sebagai DNTT, yang sudah terbukti menjadi semikonduktor organik yang baik, sebagai titik awal mereka, kemudian dianggap berbagai senyawa yang memiliki sifat kimia dan listrik yang tampaknya akan meningkatkan kinerja bahan induk jika mereka terikat.
Mereka datang dengan tujuh kandidat yang menjanjikan.
Semikonduktor adalah semua tentang muatan listrik bergerak dari satu tempat ke tempat lain secepat mungkin. Seberapa baik suatu bahan melakukan tugas yang ditentukan oleh betapa mudahnya itu untuk biaya untuk melompat ke bahan dan bagaimana mudah muatan yang dapat berpindah dari satu molekul ke yang lain dalam materi.
Menggunakan bahan kimia yang diharapkan dan sifat struktural dari bahan yang dimodifikasi, tim Harvard meramalkan bahwa dua dari tujuh kandidat akan paling siap menerima muatan. Mereka menghitung bahwa satu dari dua adalah nyata lebih cepat dalam melewati tuduhan bahwa dari molekul ke molekul, sehingga menjadi pilihan mereka. Dari analisis mereka, mereka mengharapkan materi baru menjadi sekitar dua kali secepat induknya.
Sokolov, peneliti Stanford, mengatakan butuh waktu sekitar satu setengah tahun untuk menyempurnakan sintesis dari senyawa baru dan membuat cukup banyak untuk menguji. "Hasil akhir kami dari apa yang kita diproduksi adalah sesuatu seperti materi dapat digunakan 3 persen dan kemudian kami masih harus membersihkannya."
Ketika anggota tim menguji produk akhir, prediksi mereka ditanggung. Bahan diubah dua kali lipat kecepatan dari bahan induk. Sebagai perbandingan, bahan baru lebih dari 30 kali lebih cepat daripada silikon amorf saat ini digunakan untuk display kristal cair dalam produk seperti televisi panel datar dan monitor komputer.
"Itu akan diambil beberapa tahun untuk mensintesis dan mengkarakterisasi baik semua tujuh senyawa kandidat. Dengan pendekatan ini, kami bisa fokus pada kandidat yang paling menjanjikan dengan kinerja terbaik, seperti yang diperkirakan oleh teori, "kata Bao. "Ini adalah contoh langka yang benar-benar desain 'rasional' baru bahan kinerja tinggi."
Para peneliti berharap pendekatan prediktif mereka dapat berfungsi sebagai cetak biru untuk kelompok penelitian lain bekerja untuk menemukan bahan yang lebih baik untuk semikonduktor organik.
Dan mereka ingin menerapkan metode mereka untuk pengembangan materi baru, efisiensi tinggi untuk sel surya organik.
"Dalam kasus energi terbarukan, kita tidak punya waktu untuk sintesis semua kandidat yang mungkin, kita perlu teori untuk melengkapi pendekatan sintetis untuk mempercepat bahan penemuan, "kata Aspuru-Guzik.
Lain Stanford peneliti berkontribusi untuk penelitian ini termasuk Rajib Mondal dan Hylke Akkerman, rekan postdoctoral di departemen teknik kimia ketika penelitian dilakukan, Stefan Mannsfeld, seorang staf ilmuwan di Stanford Synchrotron Radiation lightsource, dan Arjan Zoombelt, postdoctoral fellow di kimia rekayasa.
Disediakan oleh Stanford University ( berita : web )