Дүрэм-Цахилгаан дамжуулах чадвартай, өнгөлөг силикон эвдэрсэн

Саяхан нээсэн силикон хувилбар нь хагас дамжуулагч бөгөөд Мичиганы их сургуулийн судлаачид -материалын анги нь зөвхөн тусгаарлагч шинж чанартай гэсэн таамаглалыг нэмэгдүүлсэн байна.

Саяхан Macromolecular Rapid Communications сэтгүүлд нийтлэгдсэн материалын шинжлэх ухаан, инженерчлэл, макромолекулын шинжлэх ухаан, инженерчлэлийн профессор, U-M профессор Ричард Лэйн, "Материал нь шинэ төрлийн хавтгай дэлгэц, уян фотоволтайк, өмсөж болох мэдрэгч эсвэл бүр өөр өөр хээ, дүрсийг харуулах боломжтой хувцас үйлдвэрлэх боломжийг нээж өгч байна."

Силикон тос, каучук-полисилоксан ба силсесквиоксан- нь уламжлалт байдлаар тусгаарлагч материал бөгөөд цахилгаан эсвэл дулааны урсгалыг эсэргүүцдэг. Усанд тэсвэртэй шинж чанарууд нь тэдгээрийг биоанагаах хэрэгсэл, чигжээс, электрон бүрхүүл болон бусад зүйлд ашиглах боломжтой болгодог.

Үүний зэрэгцээ ердийн хагас дамжуулагч нь ихэвчлэн хатуу байдаг. Хагас дамжуулагч силикон нь Laine-ийн тайлбарласан уян хатан электроникийг идэвхжүүлэх, мөн янз бүрийн өнгөт силиконыг идэвхжүүлэх чадвартай.

Молекулын түвшинд силиконууд нь цахиурт наалдсан органик (нүүрстөрөгчийн{2}}суурьтай) бүлгүүдтэй, ээлжлэн солигдох цахиур ба хүчилтөрөгчийн атомуудаас (Si-O-Si) тогтдог. Полимер гинжний янз бүрийн 3D формацууд бие биетэйгээ холбогдох үед үүсдэг ба үүнийг хөндлөн холбоос гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь материалын хүч чадал, уусах чадвар зэрэг физик шинж чанарыг өөрчилдөг.

Силикон дахь өөр өөр хөндлөн холбоосын бүтцийг судлах явцад судалгааны баг{0}}тороон бүтэцтэй, дараа нь шугаман силиконуудаас бүрдсэн хоёр өөр төрлийн давтагдах нэгжийг агуулсан полимер гинж болох сополимерын цахилгаан дамжуулах чадварыг олж мэдсэн.

Дамжуулах чадвар нь электронууд давхцаж буй орбиталууд бүхий Si-O-Si бондын дундуур хөдөлж чадахаас үүсдэг. Хагас дамжуулагч нь хоёр үндсэн төлөвтэй байдаг: цахилгаан гүйдэл дамжуулдаггүй үндсэн төлөв ба дамжуулагч төлөв. Дамжуулах төлөв буюу өдөөгдсөн төлөв гэж нэрлэдэг бөгөөд зарим электронууд металл шиг материалаар холбогдсон дараагийн электрон орбитал руу үсрэх үед үүсдэг.

Ерөнхийдөө Si{0}}O-Si холболтын өнцөг нь ийм холболтыг зөвшөөрдөггүй. 110 градусын хувьд тэдгээр нь 180 градусын шулуун шугамаас нэлээд хол байна. Гэвч багийн нээсэн силикон сополимерт эдгээр холбоо нь газрын төлөвт 140 градусаас эхэлж -хөдөлсөн төлөвт 150 градус хүртэл сунадаг. Энэ нь цахилгаан цэнэгийг урсгах хурдны замыг бий болгоход хангалттай байсан.

"Энэ нь эдгээр сополимеруудын Si-O-Si бонд зэрэг олон бондоор дамждаг электронуудын хооронд гэнэтийн харилцан үйлчлэл үзүүлэх боломжийг олгодог" гэж Лайн хэлэв. "Гинжний урт урт байх тусам электронууд илүү хол зайд явахад хялбар бөгөөд гэрлийг шингээхэд шаардагдах энергийг багасгаж, дараа нь бага энергиэр ялгаруулдаг."

Силикон сополимеруудын хагас дамжуулагч шинж чанар нь түүний өнгөний спектрийг бий болгодог. Фотон буюу гэрлийн бөөмсийг шингээх, ялгаруулах замаар электронууд газар болон өдөөгдсөн төлөвүүдийн хооронд үсэрдэг. Гэрлийн ялгаралт нь сополимерын гинжин хэлхээний уртаас хамаардаг бөгөөд үүнийг Лайны баг хянаж чаддаг. Илүү урт гинж нь жижиг үсрэлт, энерги багатай фотонууд гэсэн үг бөгөөд силиконыг улаан өнгөтэй болгодог. Богино гинж нь электронуудаас илүү их үсрэлт шаарддаг тул спектрийн цэнхэр төгсгөл рүү илүү их энерги ялгаруулдаг.

Гинжний урт ба гэрлийн шингээлт, ялгаралт хоорондын уялдаа холбоог харуулахын тулд судлаачид өөр өөр гинжин урттай сополимеруудыг салгаж, туршилтын хоолойд уртаас богино хүртэл байрлуулсан байна. Хоолойн дээр хэт ягаан туяаны гэрлийг тусгаснаар тус бүр нь өөр өөр эрчим хүчээр гэрлийг шингээж, ялгаруулдаг тул бүтэн солонго үүсгэдэг.

Сополимер гинжин хэлхээний урт дээр суурилсан өнгөлөг массив нь онцгой өвөрмөц бөгөөд энэ хүртэл силиконууд нь зөвхөн тунгалаг эсвэл цагаан өнгөтэй байдаг тул тусгаарлах шинж чанар нь гэрэл шингээх чадваргүй байдаг.

Материал судлал, инженерийн ухааны докторант У-, судалгааны ахлах зохиогч Зижинг (Жеки) Жан, "Бид хүн бүрийн цахилгаанд идэвхгүй гэж бодсон материалыг авч, дараагийн үеийн зөөлөн, уян хатан электроникийг тэжээх-шинэ амьдралыг өгч байна" гэж хэлэв.