Vols estar al dia? Subscriu-te al nostre newsletter. 1 E-mail cada 2 Mesos! |
 |
L'estudi ha sigut publicat en Materials Horizons i una de les seves imatges ha estat seleccionada per la coberta del número d'abril de la revista, mostrant polímers semiconductors.
Cerdanyola del Vallès, 8 d'abril 2022 Els polímers semiconductors són una nova generació de materials amb enorme interès per les tecnologies electròniques orgàniques, inclosos els transistors i les aplicacions fotovoltaiques. Tanmateix, fins al moment, la caracterització estructural d’aquests materials ha donat lloc a resultats contradictoris, fet que es tradueix en un desconeixement flagrant de la seva microestructura real en estat sòlid.
Històricament, els materials polimèrics s'han classificat com a amorfs, semicristal·lins i paracristal·lins. Un polímer amorf està format per molècules orientades a l'atzar. En canvi, els polímers semicristal·lins combinen regions amorfes amb regions cristal·lines, en les quals els segments de la cadena s'apilen en cristalls laminars. Finalment, els polímers paracristal·lins tenen una xarxa molecular amb quantitats significatives de desordre i sense regions amorfes. Tot i això, els polímers semiconductors més avançats no semblen encaixar en cap d’aquests grups mencionats anteriorment.
Per a resoldre la paradoxa, l’equip de recerca va introduir un nou model estructural per als materials polimèrics: el model semi-paracristal·lí. Aquest model afirma que els polímers semiconductors són una classe de materials en els quals coexisteixen petits dominis paracristal·lins amb regions més desordenades. Aquest nou model permet descriure de manera fiable la microestructura en estat sòlid dels materials polimèrics semiconductors.
A diferència dels models estructurals anteriors, el model semi-paracristal·lí desenvolupat per Sara Marina i Jaime Martín, de la Universidad de A Coruña i POLYMAT, requereix dos paràmetres per donar compte del grau d’ordre general: el paràmetre de distorsió de la paracristal·linitat, que explica el desordre de la xarxa dins dels paracristalls, i el grau de paracristal·linitat, que mesura la fracció massa/volum de material ordenat.
Les característiques de la microestructura semi-cristal·lina, com la seva morfologia i els paràmetres d'estructura, es van deduir a partir de la combinació de tècniques de difracció de raigs X, calorimetria diferencial de rastreig i microscòpies òptica, electrònica i de força. En concret, es va realitzar la dispersió de raigs X d'incidència rasant d'angle ampli i petit (GIWAXS i GISAXS, en anglès) a la línia de llum NCD-SWEET del Sincrotró ALBA.
La determinació precisa de l'organització estructural dels polímers semiconductors és d’una gran importància per al desenvolupament posterior d'aquests materials en tecnologies electròniques orgàniques, ja que les propietats optoelectròniques estan íntimament lligades a la disposició molecular. La principal aplicació dels polímers semiconductors semi-paracristal·lins són les cel·les fotovoltaiques orgàniques, la principal diferència de les quals amb les tradicionals és que la capa activa està composta per molècules semiconductores orgàniques. Com a resultat, el procés de fabricació se simplifica i el cost de producció es redueix.
Referència: Sara Marina, Edgar Gutierrez-Fernandez, Junkal Gutierrez, Marco Gobbi, Nicolás Ramos, Eduardo Solano, Jeromy Rech, Wei You, Luis Hueso, Agnieszka Tercjak, Harald Ade and Jaime Martin. Scaling Up the Production of Semi-paracrystallinity in semi-conducting polymers. Materials Horizons (2021). DOI: 10.1039/d1mh01349a
Amb la col·laboració de la Fundació Espanyola per a la Ciència i la Tecnologia. El Sincrotró ALBA forma part de la xarxa d'Unitats de Cultura Científica i de la Innovació (UCC+i) de la Fundació Espanyola per a la Ciència i la Tecnologia (FECYT) i ha rebut suport a través del projecte FCT-20-15798.
