При разработке новых полимерных полупроводников ученых ждал сюрприз

Новое исследование, проведенное химиками из Иллинойского университета в Урбане-Шампейне, позволяет по-новому взглянуть на разработку полупроводниковых материалов, способных делать то, что не под силу их традиционным кремниевым аналогам, — использовать силу хиральности, т.е. не накладываемого друг на друга зеркального отображения.

Хиральность — одна из природных стратегий, используемых для создания сложных структур. Наиболее известным примером является двойная спираль ДНК — две молекулярные цепочки, соединенные молекулярным «хребтом» и закрученные вправо.

В природе хиральные молекулы, как и белки, очень эффективно проводят электричество, избирательно перемещая электроны с одинаковым направлением спина.

Исследователи уже несколько десятилетий работают над тем, чтобы имитировать природную хиральность в синтетических молекулах. В новом исследовании, проведенном под руководством профессора химической и биомолекулярной химии Йинга Диао, изучается, насколько хорошо различные модификации нехирального полимера DPP-T4 могут быть использованы для формирования хиральных спиральных структур в полупроводниковых материалах на основе полимеров. Потенциальные области применения таких материалов включают солнечные батареи, работающие как листья, компьютеры, использующие квантовые состояния электронов для более эффективных вычислений, и новые методы визуализации, позволяющие получать трехмерную, а не двухмерную информацию.

Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Central Science.

Вначале мы полагали, что небольшие изменения в структуре молекулы DPP-T4 — добавление или изменение атомов, соединенных с основой, — позволят изменить торсион, или изгиб структуры, и вызвать хиральность, — сказал Диао.

Однако мы быстро обнаружили, что все не так просто.

Используя метод рассеяния рентгеновских лучей и визуализации, команда обнаружила, что их «небольшие изменения» привели к серьезным изменениям в фазах материала.

Мы наблюдали своего рода эффект Златовласки, — сказал Диао.

Обычно молекулы собираются в виде скрученной проволоки, но вдруг, когда мы скручиваем молекулу до критического кручения, они начинают собираться в новые мезофазы в виде плоских пластин или листов. Проверив, насколько хорошо эти структуры могут изгибать поляризованный свет — тест на хиральность, — мы с удивлением обнаружили, что листы также могут скручиваться в когерентные хиральные структуры.

Полученные командой результаты свидетельствуют о том, что не все полимеры будут вести себя одинаково, если их настраивать, пытаясь имитировать эффективный транспорт электронов в хиральных структурах. В исследовании говорится о том, что очень важно не упускать из виду сложные мезофазные структуры, образующиеся при открытии неизвестных фаз, которые могут приводить к невообразимым ранее оптическим, электронным и механическим свойствам.

14.11.2023


Подписаться в Telegram



Хайтек

Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий
Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий

Когда речь заходит о сверхпроводящих куби...

Nature Communications: Совершен прорыв в создании квантовых материалов
Nature Communications: Совершен прорыв в создании квантовых материалов

Исследователи из Калифорнийского универси...

PNAS: Клеточный каркас разобрали на микроскопические пути
PNAS: Клеточный каркас разобрали на микроскопические пути

Исследователи из Принстона применили спле...

Детекторы космических лучей для TAIGA- Muon запустят в серию в ТПУ
Детекторы космических лучей для TAIGA- Muon запустят в серию в ТПУ

Ученые из Томского политехнического униве...

Physical Review Letters: Открыт материал с большим невзаимным поглощением света
Physical Review Letters: Открыт материал с большим невзаимным поглощением света

В основе глобальной интернет-связи лежит оптич...

Applied Surface Science: Открыт путь к мемристорам нового поколения
Applied Surface Science: Открыт путь к мемристорам нового поколения

Мемристорные устройства представляют собой кат...

Frontiers of Optoelectronics: Прогресс в области двумерных полупроводников
Frontiers of Optoelectronics: Прогресс в области двумерных полупроводников

Замещающее легирование чужеродными элементами ...

Angewandte Chemie: Ученые объяснили, почему металлы превращаются в стекло
Angewandte Chemie: Ученые объяснили, почему металлы превращаются в стекло

Если проникнуть глубоко-глубоко под повер...

Создан катализатор для преобразования нитратного загрязнения в аммиак
Создан катализатор для преобразования нитратного загрязнения в аммиак

Загрязнения, извергаемые бурно развивающейся м...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Транзисторы на основе бальзового дерева усилят позиции зеленой электроники
Транзисторы на основе бальзового дерева усилят позиции зеленой электроники
Наноразмерное покрытие ускоряет работу катализаторов на основе наночастиц золота
Наноразмерное покрытие ускоряет работу катализаторов на основе наночастиц золота
Scientific Reports: ИИ показал больший творческий потенциал, чем человек
Scientific Reports: ИИ показал больший творческий потенциал, чем человек
Ecology: Японские медведи в поисках пищи разоряют лесопосадки
Ecology: Японские медведи в поисках пищи разоряют лесопосадки
NSMBio: Исследование проливает свет на истоки неврологических заболеваний
NSMBio: Исследование проливает свет на истоки неврологических заболеваний
British Journal of Anaesthesia: Ученые выявили ошибку в работе пульсоксиметров
British Journal of Anaesthesia: Ученые выявили ошибку в работе пульсоксиметров
FEARC: Археологи используют фундук для реконструкции древних лесных массивов
FEARC: Археологи используют фундук для реконструкции древних лесных массивов
PRL: Ученые продвинулись в управляемом ускорении электронов в микромасштабе
PRL: Ученые продвинулись в управляемом ускорении электронов в микромасштабе
Лесовосстановления недостаточно для возмещения углерода от заготовки древесины
Лесовосстановления недостаточно для возмещения углерода от заготовки древесины
Blood: Создана новая стратегия поиска и уничтожения стволовых клеток лейкемии
Blood: Создана новая стратегия поиска и уничтожения стволовых клеток лейкемии
PNAS Nexus: Хоть горшком назовите, только учитывайте культурные различия
PNAS Nexus: Хоть горшком назовите, только учитывайте культурные различия
Nature Comm: Ошибка Пифагора вынуждает пересмотреть принципы создания музыки
Nature Comm: Ошибка Пифагора вынуждает пересмотреть принципы создания музыки
Открыт антивозрастной эффект витамина D и рецептора в средней кишке дрозофилы
Открыт антивозрастной эффект витамина D и рецептора в средней кишке дрозофилы
Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий
Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий
Journal of the American Heart Association: Сидячий образ жизни приближает смерть
Journal of the American Heart Association: Сидячий образ жизни приближает смерть

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса