Šareni silikon koji krši pravila i može provoditi električnu energiju

Novootkrivena varijanta silikona je poluvodič, otkrili su istraživači Sveučilišta u Michiganu, što je preokrenulo pretpostavke da je ta klasa materijala isključivo izolacijska.

„Materijal otvara priliku za nove vrste ravnih zaslona, ​​fleksibilne fotonaponske sustave, nosive senzore ili čak odjeću koja može prikazivati ​​različite uzorke ili slike“, rekao je Richard Laine, profesor znanosti i inženjerstva materijala te makromolekularne znanosti i inženjerstva na Michiganu i odgovarajući autor studije nedavno objavljene u časopisu Macromolecular Rapid Communications.

Silikonska ulja i gume – polisiloksani i silseskvioksani – tradicionalno su izolacijski materijali, što znači da se odupiru protoku električne energije ili topline. Njihova vodootporna svojstva čine ih korisnima u biomedicinskim uređajima, brtvilima, elektroničkim premazima i još mnogo čemu. U međuvremenu, konvencionalni poluvodiči su obično kruti. Poluvodički silikon ima potencijal omogućiti fleksibilnu elektroniku koju je Laine opisao, kao i silikon koji dolazi u raznim bojama.

Na molekularnoj razini , silikoni se sastoje od okosnice naizmjeničnih atoma silicija i kisika (Si–O–Si) s organskim (na bazi ugljika) skupinama vezanim za silicij. Različite 3D formacije polimernih lanaca nastaju njihovim međusobnim povezivanjem, poznate kao umrežavanje, koje mijenjaju fizička svojstva materijala poput čvrstoće ili topljivosti. Tijekom proučavanja različitih umreženih struktura u silikonu, istraživački tim je naišao na potencijal električne vodljivosti u kopolimeru, polimernom lancu koji sadrži dvije različite vrste ponavljajućih jedinica – u ovom slučaju silikone kavezne strukture i linearne silikone.

Poluvodička svojstva silikonskih kopolimera također omogućuju njihov spektar boja. Elektroni preskaču između osnovnog i pobuđenog stanja apsorbirajući i emitirajući fotone ili čestice svjetlosti. Emisija svjetlosti ovisi o duljini kopolimernog lanca, što Laineov tim može kontrolirati. Dulje duljine lanaca znače manje skokove i fotone niže energije, što silikonu daje crvenu nijansu. Kraći lanci zahtijevaju veće skokove od elektrona, pa emitiraju svjetlost veće energije prema plavom kraju spektra.

Kako bi pokazali vezu između duljine lanca i apsorpcije i emisije svjetlosti, istraživači su odvojili kopolimere s različitim duljinama lanaca i složili ih u epruvete od dugih do kratkih. Usmjeravanje UV svjetla na epruvete stvara punu dugu jer svaka apsorbira i emitira svjetlost pri različitim energijama.

Šareni niz temeljen na duljini kopolimernog lanca posebno je jedinstven, jer su do sada silikoni bili poznati samo kao prozirni ili bijeli jer im njihova izolacijska svojstva onemogućavaju apsorbiranje puno svjetlosti.