A imagem molecular descobre falhas ocultas nos plásticos usados para eletrônicos

Um novo estudo descobre revelando informações sobre como os materiais plásticos usados nos eletrônicos são formados e como as falhas ocultas em sua estrutura podem estar limitando seu desempenho.

Os polímeros conjugados são um tipo de plástico que conduz a eletricidade e são usados em optoeletrônica, computação, biossensores e geração de energia. Os materiais são leves, de baixo custo e podem ser impressos em camadas finas em substratos flexíveis, tornando-os ideais para tecnologias de próxima geração.

Uma equipe internacional de cientistas investigou um método common para fazer os polímeros chamados Aldol condensação, que é elogiada por serem versáteis, sem metallic, ecológicos e escaláveis.

Os cientistas têm publicado seus resultados em Comunicações da naturezarevelando que esse método de síntese introduz defeitos estruturais que podem afetar o quão bem o polímero Realiza eletricidade ou converte calor em energia elétrica em dispositivos termoelétricos.

O professor sênior do autor Giovanni Costantini, da Universidade de Birmingham, comentou: “O processo de condensação do ALDOL pode criar defeitos nas seqüências de polímero, como erros em uma dança molecular, que podem interromper o fluxo de elétrons através do materials, reduzindo a eficiência e a confiabilidade dos dispositivos. metais raros ou tóxicos na fabricação. “

Esses defeitos, juntamente com as vias secundárias de reação que os produzem, não foram consideradas anteriormente, principalmente porque as técnicas analíticas convencionais são incapazes de detectá -las.

Os pesquisadores usaram uma poderosa técnica de imagem chamada microscopia de tunelamento de varredura (STM), combinada com a deposição de eletropulverização (ESD) – permitindo que eles examinem polímeros no nível molecular– Zoom, para ver como os blocos de construção foram conectados, uma molécula de cada vez.

Eles estudaram quatro polímeros diferentes fabricados usando a condensação do Aldol e descobriram dois tipos principais de defeitos:

• Defeitos de acoplamento – esses são como torções ou dobras no Cadeia de polímeroscausado pelos blocos de construção que se conectam na orientação ou posição errada.
• Defeitos de sequência – esses ocorrem quando a ordem dos blocos de construção está incorreta, como ter dois dos mesmos blocos seguidos quando deveriam alternar.

No entanto, ao ajustar o projeto químico e purificar os blocos de construção antes da polimerização, os pesquisadores conseguiram reduzir significativamente o número de defeitos.

Uma abordagem envolveu o uso da condensação do ALDOL para criar moléculas pequenas e bem definidas, que foram então ligadas usando um método diferente para produzir cadeias poliméricas muito mais limpas.

“Este é um grande passo à frente para entender como fazer materiais mais bem sustentáveis e sustentáveis para a eletrônica”, acrescentou o professor Costantini. “Isso mostra que mesmo a química verde precisa de um controle cuidadoso para fornecer os melhores resultados”.