Придуман способ создания безвредной для экологии органической электроники — Naked Science
Сколтех

Придуман способ создания безвредной для экологии органической электроники

5.1

Ученые Центра энергетических наук и технологий Сколтеха и Института проблем химической физики РАН разработали новый подход к формированию тонких полупроводниковых фуллереновых пленок. Теперь органическую электронику можно создавать без использования токсичных органических растворителей и без дорогих вакуумных технологий. Это снижает экологические риски и делает органическую электронику более доступной.

Придуман способ создания безвредной для экологии органической электроники / ©solarb.ru

Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Materials Chemistry C.

Органическая электроника открывает перед производителями электронных устройств уникальные возможности, недоступные другим технологиям. Легкость, гибкость и дешевизна органических полупроводников в совокупности с возможностью их химической модификации для придания им необходимых свойств позволяет создавать недорогие и эффективные устройства для интернета вещей, мониторинга состояния здоровья в режиме реального времени, контроля качества продуктов питания и многие другие.

Однако на данный момент масштабная коммерциализация подобных продуктов затруднена по нескольким причинам. Одна из них — экологические риски, связанные с массовым производством электроники на основе органических полупроводниковых материалов методами печати, которые сопряжены с выбросом в атмосферу большого количества паров токсичных органических растворителей, что может негативно сказаться на состоянии окружающей среды. Вакуумные методы лишены этого недостатка, однако они очень энергозатратны, что ведет к заметному удорожанию производства, и связаны с выбросом углекислого газа и других парниковых газов при производстве электроэнергии.

Существенным прорывом в этой области может стать отказ от использования токсичных органических соединений, например, хлороформа, толуола или 1,2-дихлорбензола, и переход к безопасным растворителям, таким как вода или спирты. Фуллерен C60 – уникальная модификация углерода, молекула, похожая по форме на футбольный мяч. Фуллерен проявляет множество интересных свойств, в том числе он может проводить электрический ток. Однако, как и в случае с многими другими полупроводниковыми материалами, он растворим только в токсичных (часто хлорированных) органических растворителях.

Исследовательская группа под руководством профессора Сколтеха Павла Трошина ранее показала, что серосодержащие производные фуллерена уже при небольшом нагревании претерпевают разложение с образованием исходного фуллерена. В своей последней работе ученые использовали эту особенность для формирования тонких пленок фуллерена из водных растворов.

«Целью нашей работы было создание метода нанесения тонких пленок фуллерена из водных или спиртовых растворов. В этом контексте очень интересны серосодержащие производные фуллерена с ионогенными группами (аминными или карбоксильными), которые хорошо растворимы в воде. Потому водные растворы таких соединений-предшественников можно использовать в качестве «электронных чернил», нанося на подложки с использованием существующих методов печати. Образующиеся пленки дальше нужно лишь прогреть для получения высококачественного полупроводникового слоя фуллерена», – рассказывает первый автор опубликованной работы, аспирант Сколтеха Артем Новиков.

Сформированные из водорастворимого предшественника полупроводниковые пленки фуллерена были использованы для изготовления органических полевых транзисторов с высокой подвижностью носителей заряда и газовых сенсоров, способных распознавать аналит (аммиак) в концентрации менее 1 м. д. (1 часть на миллион).

Полученные результаты свидетельствуют о больших перспективах применения подобных соединений-предшественников в экологически безопасных технологиях производства устройств органической электроники. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.
Позавчера, 11:04
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

Вчера, 18:35
Илья Ведмеденко

Египтяне провели учения, на которых французский истребитель Rafale одолел российский Су-35. Оба самолета принадлежат к четвертому поколению.

7 часов назад
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

Позавчера, 11:04
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

Позавчера, 21:04
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

22 июля
Илья Ведмеденко

По информации СМИ, модуль «Наука» столкнулся с техническими проблемами. Они могут существенно осложнить стыковку с Международной космической станцией.

Позавчера, 11:04
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: