Daha İyi Bir Elektronik Malzeme Tasarımı Geliştirildi
Institut National de la recherche Scientifique’den (INRS) Profesör Emanuele Orgiu’nun hedefi, günümüz elektroniği için en iyi malzemeleri bulmaktır. Profesör Orgiu’nun ilgilendiği malzemeler arasında elektriği ileten moleküllerden yapılmış bazı malzemeler bulunmaktadır. Bu tür malzemelerin kristallerinde, moleküler titreşimlerin elektron iletkenliği üzerindeki etkisini göstermiştir. Bu bulguların elektronik, enerji ve bilgi depolamada uygulamaları bulunmaktadır. INRS ve Strasbourg Üniversitesi’nden (Fransa) bir grupla birlikte yürütülen çalışma Advanced Materials dergisinde yayınlanmıştır.
Bilim insanları, malzemelerin yapısı ile elektrik iletme yetenekleri arasındaki ilişkiyi gözlemlemek için elektronların, moleküllerin oluşturduğu kristallerdeki yayılma hızını ölçmüşlerdir. Yazarlar, çalışmalarında esnek cihazlar, akıllı giysiler veya katlanabilir elektronik cihazlarda kullanımları nedeniyle yarı iletken moleküller olan iki perilen diimid (PDI) türevini karşılaştırmışlardır. Çalışmada karşılaştırılan iki bileşik benzer kimyasal yapıya sahip olmasına rağmen birbirinden çok farklı iletim özelliklerine sahiptir.
Araştırma grubu, malzemeyi oluşturan farklı moleküler titreşimlerin, cihazlarda gözlemlenen farklı elektriksel davranıştan kaynaklandığını tespit ettiler. Hangi titreşimlerin elektron akışları üzerinde en büyük etkiye sahip olduğunu göstermiş ilk kişi olan Profesör Orgiu, “Bir akımın bir malzemeden geçmesi için, elektronların bir molekülden komşu moleküle ‘sıçraması’ gerekmektedir. İlgili titreşimlerin (fononlar olarak adlandırılan) genliğine ve enerjisine bağlı olan moleküllerin hareket düzeyine göre, elektronlar malzeme içinde az çok kolayca hareket edebilir. “diye açıklıyor.
Elektronların Daha Hızlı Hareket Etmesini Sağlayan Ad Hoc Moleküler Tasarım
Bu yaklaşım, elektronik için daha da verimli malzemelerin geliştirilmesinin önünü açmaktadır. Marc-Antoine Stoeckel, “Ne tür titreşimlerin, yüklerin daha kolay hareket etmesine izin verdiğini bilerek, kimyacılara körü körüne gitmek yerine doğru malzemeleri sentezlemek için bir formül sağlıyoruz.” diye açıklıyor. Bu araştırma, bilgisayarlar da dahil olmak üzere elektronikte en yaygın kullanılan malzeme olan silikon ile öngörülemeyen yeni uygulamaları da ortaya çıkarmaktadır.
Profesör Orgiu ve INRS Profesörü Luca Razzari moleküllerin titreşimlerini ölçmek için iş birliği yaptılar. İki araştırmacı şimdi, elektronlar varken titreşimleri görselleştirmelerini sağlayacak yeni bir spektroskopik teknik üzerinde çalışıyorlar. Bu çalışma, yüklerin moleküler titreşimleri etkileyip etkilemediğini görmelerini sağlayacaktır.
Kaynak: phys.org
