柔性電子技術(shù)是當(dāng)今技術(shù)領(lǐng)域最重要的發(fā)展趨勢(shì)之一，該市場(chǎng)增長(zhǎng)如此之快，預(yù)計(jì)未來(lái)10年其價(jià)值將翻一番。在不久的將來(lái)，提供、探測(cè)和控制光線的極輕甚至可彎曲光電設(shè)備將會(huì)變得很普遍。

現(xiàn)在發(fā)表在《科學(xué)報(bào)告》(Scientific Reports)上的一篇研究論文就是例證，大量研究正朝著這個(gè)方向進(jìn)展。本研究介紹了巴西和意大利研究人員，為提高導(dǎo)電和電致發(fā)光聚合物聚噻吩的光學(xué)和電子性能而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)和理論研究。

有機(jī)、輕質(zhì)、柔韌、易加工，在機(jī)械方面極具吸引力。巴西圣保羅大學(xué)物理研究所(IF-USP)的全職教授瑪麗莉亞·榮奎拉·卡達(dá)斯(Marilia Junqueira Caldas)說(shuō)：用最常見(jiàn)的方法加工聚噻吩結(jié)構(gòu)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)鑄造，是如此混亂，以至于損害了它的光學(xué)和電子性能。在新研究中，開(kāi)始以一種更有序的方式對(duì)材料進(jìn)行排列，使其在發(fā)光和吸收光線方面更具選擇性。

Caldas參與了該研究，為描述和解釋實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的理論框架做出了貢獻(xiàn)。模式化是通過(guò)一種驚人的簡(jiǎn)單疊加排列得到，溶液中的聚合物滴沉積在襯底上。當(dāng)它蒸發(fā)時(shí)，一個(gè)彈性印章被放置在它上面，產(chǎn)生一系列平行條紋，這組織了材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。模式化使聚合物以一種高度可預(yù)測(cè)的方式吸收和發(fā)射光，因此，在無(wú)序膜不可行的頻率下，受激光發(fā)射是可能的。除了這種選擇性的增加，這種器件比其他基于幾種半導(dǎo)體疊加層的類似功能器件要輕得多。

選擇性和順序之間的關(guān)系如下：研究計(jì)算了它的分子動(dòng)力學(xué)，以找出它在無(wú)序狀態(tài)下的行為。得到了一組曲折、交織和耦合的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，一個(gè)電子從它最初的位置被光的入射所轉(zhuǎn)移，可能會(huì)與原子鏈上留下的洞發(fā)生錯(cuò)位，并遷移到物質(zhì)內(nèi)部的遙遠(yuǎn)區(qū)域。這發(fā)生在大量的電子上，因此光吸收和發(fā)射是高度無(wú)序的。圖形化使原子鏈幾乎是線性的，電子和空穴在同一條鏈中非常接近。

電子遷移，然后回到起點(diǎn)，在那里它們發(fā)射和吸收光。這種技術(shù)在“生長(zhǎng)”過(guò)程中組織了本質(zhì)上無(wú)序的材料，因此，它可以在光電子的廣泛應(yīng)用中得到應(yīng)用。該研究方法證明了一種通過(guò)結(jié)構(gòu)控制來(lái)直接控制光學(xué)性能的可行策略，所觀察到的光學(xué)增益，為使用聚噻吩納米結(jié)構(gòu)作為有機(jī)光學(xué)放大器和有源光子器件的構(gòu)建塊開(kāi)辟了可能性。

博科園｜研究/來(lái)自：FAPESP

參考期刊《科學(xué)報(bào)告》

DOI: 10.1038/s41598-019-43719-0

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