福利姬

F枚r att 枚ka ledningsf枚rm氓gan och d盲rmed f氓 h枚gre effektivitet i organiska solceller, lysdioder eller olika bioelektroniska applikationer har forskarna hittills dopat materialen med olika 盲mnen. Det h盲r g枚rs vanligen genom att antingen ta bort en elektron eller donera den till ett halvledande material som har en l盲mplig dopningsmolekyl, b氓da varianterna 枚kar antalet laddningar och d盲rmed ocks氓 materialets ledningsf枚rm氓ga.

鈥� Normalt dopar vi de organiska polymererna f枚r att f枚rb盲ttra deras ledningsf枚rm氓ga och 枚ka effektiviteten. Processen 盲r stabil under en tid men materialet degenererar och de 盲mnen vi dopar med kan s氓 sm氓ningom l盲cka ut. Det 盲r n氓got vi till varje pris vill undvika inom exempelvis bioelektroniken d盲r den organiska elektroniken kan g枚ra stor nytta i b盲rbar elektronik och 盲ven inne i kroppen, s盲ger Simone Fabiano, forskningsledare inom Organisk nanoelektronik, vid Laboratoriet f枚r organisk elektronik, Link枚pings universitet.

Perfekt anpassade energiniv氓er

Forskargruppen, med forskare fr氓n fem l盲nder, har nu lyckats kombinera tv氓 polymerer som tillsammans ger ett ledande bl盲ck som inte kr盲ver n氓gon dopning f枚r att leda elektricitet. Energiniv氓erna i de b氓da materialen 盲r perfekt anpassade till varandra vilket inneb盲r att laddningar spontant f枚rflyttar sig fr氓n den ena polymeren till den andra.
Resultatet av arbetet har publicerats i Nature Materials.

鈥� Fenomenet med spontan laddningstransport har visats tidigare, men d氓 har det handlat om enskilda kristaller i laboratoriemilj枚 och inget som 盲r m枚jligt att utf枚ra i industriell skala. Polymerer best氓r av stora och stabila molekyler som 盲r enkla att f氓 fram ut en l枚sning och de 盲r d盲rf枚r v盲l l盲mpade f枚r storskalig anv盲ndning som bl盲ck f枚r tryckt elektronik, s盲ger Simone Fabiano.

Polymerer 盲r enkla och f枚rh氓llandevis billiga material och de finns att k枚pa p氓 en kommersiell marknad. Den nya polymerblandningen l盲cker inte ut n氓gra fr盲mmande 盲mnen, den 盲r stabilt 枚ver l氓ng tid och klarar h枚g v盲rme, inte minst viktigt i applikationer d盲r man vill sk枚rda eller lagra energi eller f枚r b盲rbar elektronik.

鈥� I och med att de 盲r dopningsfria 盲r de ocks氓 stabila och kan anv盲ndas 枚verallt d盲r det kr盲vs stabilitet 枚ver tid. Att vi hittat det h盲r fenomenet 枚ppnar helt nya m枚jligheter att f枚rb盲ttra prestandan i lysdioder och solceller, liksom i andra termoelektriska applikationer, och inte minst f枚r forskning inom b盲rbar och kroppsn盲ra elektronik, s盲ger Simone Fabiano.

Nytt kapitel f枚r forskningen

鈥� Vi har engagerat forskare vid LiU och Chalmers liksom experter i USA, Tyskland, Japan och Kina. Det har verkligen varit roligt att leda det h盲r arbetet som 盲r ett stort och viktigt steg inom omr氓det, s盲ger han.

Forskningen har i huvudsak finansierats via Vetenskapsr氓det och Wallenberg Wood Science Center samt 盲ven drivits inom ramen f枚r den strategiska satsningen p氓 avancerad funktionella material, AFM, vid Link枚pings universitet.

鈥� F枚r att 枚ka ledningsf枚rm氓gan i ledande polymerer har den enda m枚jligheten hittills varit att dopa dem genom att kombinera en ledande polymer med en annan polymer som inte 盲r ledande. F枚r f枚rsta g氓ngen har nu en kombination av tv氓 ledande polymerer resulterat i ett system som 盲r b氓de stabilt och ger i en h枚g ledningsf枚rm氓ga. Uppt盲ckten inleder ett helt nytt kapitel f枚r forskningen kring ledande polymerer, den 盲r av stort intresse v盲rlden 枚ver och kommer att leda till m氓nga nya applikationer, s盲ger Magnus Berggren, professor och f枚rest氓ndare f枚r Laboratoriet f枚r organisk elektronik, Link枚pings universitet.

Ground-state electron transfer in all-polymer donor-acceptor heterojunctions,
Kai Xu, Hengda Sun, Tero-Petri Ruoko, Gang Wang, Renee Kroon, Nagesh B. Kolhe, Yuttapoom Puttisong, Xianjie Liu, Daniele Fazzi, Koki Shibata, Chi-Yuan Yang, Ning Sun, Gustav Persson, Andrew B. Yankovich, Eva Olsson, Hiroyuki Yoshida, Weimin M. Chen, Mats Fahlman, Martijn Kemerink, Samson A. Jenekhe, Christian Mu虉ller, Magnus Berggren, Simone Fabiano. Nature Materials 2020, doi 10.1038/s41563-020-0618-7