Fler Àn 1500 vetenskapliga publikationer per Är Àgnas Ät den ledande organiska polymeren PEDOT, vilket troligen gör det till ett av vÀrldens mest studerade material. Dess egenskaper Àr ocksÄ unika och polymeren Àr vÀl lÀmpad för solceller, elektroder, lysdioder, mjuka displayer, bioelektronik och mycket annat. Flest publikationer Àr dock av experimentell natur, och bara en liten brÄkdel - mindre Àn en promille - av alla publikationer har skapat en teoretisk förstÄelse för de olika aspekterna av polymerfysik, liksom för PEDOT:s elektroniska struktur.
â Dagar med "trial end error"-forskning borde vara över. Jag kan inte förestĂ€lla mig hur man idag skulle kunna utveckla ett nytt material utan att ha en gedigen teoretisk förstĂ„else för de underliggande principerna som styr materialets egenskaper, sĂ€ger Igor Zozoulenko, professor och forskningsledare för teori och modellering vid Laboratoriet för organisk elektronik, Linköpings universitet, Campus Norrköping.
Den berÀkningsmodell som idag Àr den erkÀnt bÀsta för att förutse egenskaper hos material kallas DFT, densitetsfunktionsteori. Metoden berÀknar kvantmekaniska elektrondensiteter pÄ effektivast möjliga vis och har blivit en standard inom materialvetenskapens olika grenar. För organiska ledande polymerer anvÀnds dock fortfarande modeller utvecklade pÄ 1980-talet och som nu genom LiU-forskarnas arbete visat sig vara direkt felaktiga.
Foto Peter Holgersson ABâ Ett stort antal analyser som utförts i vetenskapliga artiklar om PEDOT behöver göras om, konstaterar Igor Zozoulenko.
PEDOT eller poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Àr ocksÄ ett material som i grunden Àr dopat för att det ska fÄ sin utmÀrkta ledningsförmÄga. FÀrgen Àndras ju mer dopat materialet Àr - ju mer av ett störÀmne som tillsatts för att bryta upp elektronparbindningarna inne i atomerna. HÀr har tidigare metoder helt enkelt inte varit tillrÀckligt exakta.
â I vĂ„rt papper ger vi en helt annan tolkning av PEDOT:s optiska spektra liksom en helt annan tolkning av elektronparametrisk resonans, EPR. VĂ„ra resultat Ă€r Ă€ven tillĂ€mpliga pĂ„ mĂ„nga av de övriga ledande polymera materialen, sĂ€ger Igor Zozoulenko.
Artikeln:
Igor Zozoulenko, Amritpal Singh, Sandeep Kumar Singh, Viktor Gueskine, Xavier Crispin, and Magnus Berggren, Laboratory of Organic Electronics, ITN, LinkoÌping University. ACS Applied Polymer Materials 2018. DOI 10.1021/acsapm.8b00061
Fotnot: 1998 fick Walter Kohn Nobelpriset i kemi för utvecklingen av densitetsfunktionsteorin och 2013 gick Nobelpriset i kemi till just till forskare inom teoretisk modellering av komplexa kemiska system, Martin Karplus, Michael Levitt och Arieh Warshel.
â Dagar med "trial end error"-forskning borde vara över. Jag kan inte förestĂ€lla mig hur man idag skulle kunna utveckla ett nytt material utan att ha en gedigen teoretisk förstĂ„else för de underliggande principerna som styr materialets egenskaper, sĂ€ger Igor Zozoulenko, professor och forskningsledare för teori och modellering vid Laboratoriet för organisk elektronik, Linköpings universitet, Campus Norrköping.
Tidigare rön stÀlls pÄ Ànde
Det Àr ocksÄ han som stÄr som huvudförfattare till artikeln i ACS Applied Polymer Materials dÀr forskarna presenterar en ny teori kring den elektroniska strukturen och de optiska egenskaperna hos PEDOT. En teori som stÀller en rad av de tidigare forskningsrönen kring PEDOT pÄ Ànde.Den berÀkningsmodell som idag Àr den erkÀnt bÀsta för att förutse egenskaper hos material kallas DFT, densitetsfunktionsteori. Metoden berÀknar kvantmekaniska elektrondensiteter pÄ effektivast möjliga vis och har blivit en standard inom materialvetenskapens olika grenar. För organiska ledande polymerer anvÀnds dock fortfarande modeller utvecklade pÄ 1980-talet och som nu genom LiU-forskarnas arbete visat sig vara direkt felaktiga.
Optiska egenskaper
En av de stora skillnaderna handlar om den optiska absorptionen, eller nÄgot förenklat de ljusemitterande egenskaperna, som ju bland annat utnyttjas i solceller och i mjuka displayer. Det optiska spektrumet - vilken fÀrg ljuset har - beror pÄ materialets elektroniska struktur, exempelvis pÄ vilka energinivÄer elektronerna sitter inne i atomen, vilket spinn de har och vilka möjligheter de har att förflytta sig. Eftersom förstÄelsen varit för dÄlig blir ocksÄ tolkningarna av de experimentella resultaten fel.PEDOT eller poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Àr ocksÄ ett material som i grunden Àr dopat för att det ska fÄ sin utmÀrkta ledningsförmÄga. FÀrgen Àndras ju mer dopat materialet Àr - ju mer av ett störÀmne som tillsatts för att bryta upp elektronparbindningarna inne i atomerna. HÀr har tidigare metoder helt enkelt inte varit tillrÀckligt exakta.
â I vĂ„rt papper ger vi en helt annan tolkning av PEDOT:s optiska spektra liksom en helt annan tolkning av elektronparametrisk resonans, EPR. VĂ„ra resultat Ă€r Ă€ven tillĂ€mpliga pĂ„ mĂ„nga av de övriga ledande polymera materialen, sĂ€ger Igor Zozoulenko.
Artikeln:
Igor Zozoulenko, Amritpal Singh, Sandeep Kumar Singh, Viktor Gueskine, Xavier Crispin, and Magnus Berggren, Laboratory of Organic Electronics, ITN, LinkoÌping University. ACS Applied Polymer Materials 2018. DOI 10.1021/acsapm.8b00061
Fotnot: 1998 fick Walter Kohn Nobelpriset i kemi för utvecklingen av densitetsfunktionsteorin och 2013 gick Nobelpriset i kemi till just till forskare inom teoretisk modellering av komplexa kemiska system, Martin Karplus, Michael Levitt och Arieh Warshel.
