Rychlejší vodivé plasty

24. září 2010

Vodivé plasty jsou známy již delší dobu. Mohou fungovat jako vodiče i polovodiče, ale jejich širšímu používání při výrobě elektronických součástek překážela dosud malá rychlost přenosu elektrického náboje. Koncem března svitla plastovým polovodičům naděje. Chemici ze Southamptonu připravili tranzistory z plastů, které vedou elektrický náboj přibližně stejně rychle, jako amorfní křemík.

Zvýšení rychlosti by mohlo také zhodnotit komerční přednosti plastové elektroniky. Nejdůležitější je snadná výroba. Na rozdíl od amorfního křemíku, který se musí vyrábět ve vakuu, se mohou plastové polovodiče pěstovat v roztoku. To umožňuje vytvářet velké soustavy prvků v množství, které je potřeba například pro inkoustové tiskárny nebo jiné jednoduché a laciné technologie.

Na vývoji plastových vodičů a polovodičů se pracuje přibližně deset let. První vodivé plastové vrstvy však nedávaly dobré výsledky. Molekuly tvořily shluky a velká neuspořádanost podstatně snižovala rychlost přenosu náboje. Nicméně za deset let je pokrok patrný.

Prvního významného zlepšení bylo dosaženo v Bell Laboratories. Tamní výzkumníci přišli s novým polovodivým polymerem, který se nazývá polyhexylthiofen. Základní řetězec polymeru obsahuje řadu kruhových struktur a uhlovodíková ramena. Protože kruhové struktury sousedních molekul preferují určitý typ chemické vazby, polymery vytvářejí automaticky perfektně uspořádané krystalky o velikosti 20 až 50 tisícin milimetru. Na povrchu se pak krystaly řadí stranami k sobě jako dlaždičky a tvoří dokonalou kontinuální vrstvu. Rychlost přenosu náboje však nebyla pro aplikace stále dostatečně velká.

Dalším krokem, který provedlo několik vědeckých týmů nezávisle na sobě, bylo vypěstování krystalků stejného polymeru, ale větších rozměrů. Kruhové struktury v základním řetězci nejsou těsně na sobě, ale mají mezi sebou pravidelné intervaly. Výsledkem tohoto kroku byly krystalky desetkrát větší, dostatečně se zvýšila i rychlost přenosu náboje. Jako prémii poskytla vylepšená metoda pěstování větší odolnost proti degradaci kyslíkem na vzduchu a ve vodě.

Pokud se podaří odstranit ještě některé nedostatky, jako je například poměrně rychlé stárnutí, mohly by nové plasty v určitých oblastech nahradit amorfní křemík a mohlo by začít jejich masové využívání v praxi.

autor: Jana Štrajblová
Spustit audio