ENGINEERINGNET.BE - Prof. dr. Wouter Maes en dr. Jochen Vanderspikken: “Maar doordat er makkelijk defecten optreden, worden ze nog niet optimaal gebruikt. Met ons onderzoek creëren we nu een stappenplan om te komen tot de perfecte materiaalbasis voor polymere halfgeleiders.”
Geconjugeerde polymeren zijn (half)geleidende materialen die bestaan uit lange ketens van dezelfde bouwstenen. Eenvoudig gesteld kan je de best presterende geconjugeerde polymeren vergelijken met een keten van rode en blauwe balletjes die aan elkaar gekoppeld worden en zo één lange ketting vormen waarbinnen signalen worden doorgegeven.
Op die manier kunnen polymeren gebruikt worden als geleiders in onder andere zonnecellen, sensoren of smartwatches. Doordat ze bestaan uit basiselementen zoals koolstof, zuurstof en waterstof, zijn ze veel duurzamer dan de anorganische halfgeleiders uit veel zeldzamere grondstoffen die nu gebruikt worden.
“Jarenlang werd er bij het maken van geconjugeerde polymeren vanuit gegaan dat als je de rode en blauwe balletjes samenvoegt, deze elkaar mooi afwisselen in de keten, waarbij een blauw bouwsteentje zich steeds aan een rood vasthecht”, zegt onderzoeker dr. Jochen Vanderspikken van imo-imomec UHasselt.
“Ons onderzoek in samenwerking met imec, KU Leuven, VUB, UMons, University of Birmingham en Stanford University laat nu voor het eerst zien dat dat helemaal niet altijd het geval is, en dat het binnen polymeren zelfs vaak voorkomt dat bouwstenen van dezelfde kleur zich aan elkaar koppelen, waardoor de polymeren minder goed werken.”
Het is voor het eerst dat deze defecten nu effectief in beeld worden gebracht en er ook een getal op geplakt kan worden. De onderzoekers slaagden daarin door gebruik te maken van een moleculaire ‘scanning tunneling’ microscoop die voor een ongezien inzicht zorgde in de structuur van polymere organische halfgeleiders.
Naast protocollen om defecten te kunnen opsporen, werkten de onderzoekers ook aan een stappenplan om deze defecten in de toekomst te vermijden.
De onderzoekers willen deze perfecte materiaalbasis voor geconjugeerde polymeren nu gebruiken om de materialen op te schalen en te gebruiken binnen grotere toepassingen zoals in flexibele zonnecellen, detectoren en sensoren voor onder andere medische toepassingen.
Dit onderzoek werd gepubliceerd in Advanced Functional Materials.
