Drukuj

Interesujące prace polskich badaczy nad tworzywami

Interesujące prace polskich badaczy nad tworzywami
Polscy naukowcy pracują nad ciekawym projektem z zakresu inżynierii polimerowej. Chodzi o opracowanie układów elektronicznych z tworzyw sztucznych.

Prace prowadzone są w Instytucie chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk. Mówi się, że ich efekty mogą zmienić oblicze elektroniki. Urządzenia staną się nie tylko tańsze, cieńsze i lżejsze, ale także zyskają cechy niespotykane dotychczas. Dla przykładu możliwe będzie powstanie cienkich wyświetlaczy, które będzie można zwijać niczym papier, albo szyb samochodowych, które w razie koniczności staną się ekranem. Wyświetlacze będzie można zwijać w rulon lub wytwarzać z przezroczystych elementów i nanosić bezpośrednio na szyby, np. właśnie w samochodach.

Naukowcom udało się już ustalić, w jaki sposób można wytwarzać cienkie warstwy polimerów o wysokim stopniu uporządkowania – jest to kluczowy element w procesie produkcji układów elektronicznych ze związków organicznych. Jak tłumaczą badacze cała trudność polegała na tym, żeby zmusić przedmiot wykonany z tworzywa sztucznego, aby przewodził prąd. Cząsteczki związków organicznych przewodzą prąd, ale zbudowane z nich większe obiekty - już niekoniecznie.


- W metalach chmura elektronów może się poruszać w dowolnym kierunku, podczas gdy nośniki prądu - elektrony w cząsteczkach organicznych przemieszczają się wzdłuż tzw. sprzężonych wiązań podwójnych. Fakt ten oznacza dużą ruchliwość nośników tylko w jednym kierunku: wzdłuż osi podłużnej cząsteczki. W tej sytuacji poprawę przewodności można otrzymać przez wydłużanie cząsteczek, czyli użycie związków wielkocząsteczkowych - polimerów. Rozwiązanie to ma jednak wadę. Polimery wielkocząsteczkowe znacznie trudniej tworzą uporządkowane warstwy. W rezultacie często układają się przypadkowo, co prowadzi do chaotycznego przemieszczania się nośników prądu – napisał Instytutu Chemii Fizycznej PAN w specjalnym komunikacie.

Naukowcy, badając polimery odkryli, jak układają się ich cząsteczki w cienkich warstwach tworzywa sztucznego oraz jak można tym ułożeniem kierować. Zbadano jak w warstwach zmienia się organizacja cząsteczek w zależności od ich długości. Dzięki temu można zrozumieć, dlaczego krótsze cząsteczki łączą się w uporządkowane struktury dwuwymiarowe, a bardzo długie cząsteczki tworzą chaotyczne agregacje.

- Okazało się, że specyficzne fragmenty cząsteczek, tzw. grupy alkilowe, mniejszym (krótszym) cząsteczkom pomagają łączyć się w uporządkowane struktury, ale dłuższym przeszkadzają. Naniesiona na płaską powierzchnię warstwa tworzywa złożonego z krótszych cząsteczek układała się w rozległe "wyspy", złożone z przylegających do siebie, ułożonych równolegle cząsteczek. Natomiast dłuższe cząsteczki mają tendencję do układania się w "kolumny" jedna za drugą – przyznali badacze.

Ponieważ substancja, której chcieli użyć naukowcy, składała się z cząsteczek o różnej długości, powstawała warstwa tworzywa sztucznego o chaotycznej budowie, co uniemożliwiało jej odpowiednie przewodzenie prądu. Ten problem udało się jednak pokonać grupie z Politechniki Warszawskiej. Tamtejsi odkrywcy zsyntetyzowali cząsteczki z grupami alkilowymi zbudowanymi w inny sposób i okazało się, że te cząsteczki układają się równo.

- W tak zsyntetyzowanych związkach nie zaobserwowano niekorzystnych efektów w samoorganizacji: cząsteczki różnej długości tworzyły uporządkowane wyspy. Otrzymane uporządkowanie charakteryzuje się korzystnymi właściwościami półprzewodnikowymi, ponieważ rdzenie oddziałujące bezpośrednio wzdłuż osi podłużnej gwarantują zwiększenie efektywnej ruchliwości nośników ładunku – dodano w komunikacie PAN.