科技日報北京9月16日電 （記者房琳琳）美國佛蒙特大學（UVM）物理學家和材料學家馬達里那·福瑞斯領(lǐng)導的研究團隊日前稱，他們研究出一種新方法，能在低成本的有機材料中構(gòu)建“電子高速公路”，增強太陽能電池板和柔性電子產(chǎn)品的導電性。這將有助尋找替代傳統(tǒng)以硅為基礎(chǔ)的電子元器件材料。

　　研究人員發(fā)表在近日出版的《自然·通訊》雜志上的論文稱， 鑒于讓電子在有機材料中快速流動這樣的基礎(chǔ)科學問題仍未得到根本性解決，他們利用新方法，在被稱為酞菁的低成本藍色染料中建造一條“電子高速公路”，進而使電子在有機半導體中流動的速度更快、距離更遠。

　　目前，很多柔性電子設(shè)備會依賴于有機材料的超薄涂層來獲取陽光，并利用名為“激子”的激發(fā)態(tài)材料將之轉(zhuǎn)化為電流。一般來講，激子是一種流離失所的電子，它們與留在后面的孔洞綁定在一起。這些激子可以在分解產(chǎn)生電流之前增加擴散距離，這對于增強有機半導體的導電效率至關(guān)重要。

　　福瑞斯團隊使用一種新型的成像技術(shù)，在酞菁薄膜的晶體邊界中觀察到納米尺度上的缺陷，正是這些缺陷成為電子高速公路的障礙。福瑞斯說：“我們發(fā)現(xiàn)有很多‘山丘’和‘坑洞’需要電子去翻越或躲避?！?/p>

　　為了找到這些缺陷，UVM團隊獲得美國國家科學基金會的支持后，創(chuàng)建了一種桌子大小的激光掃描望遠鏡，它能探測酞菁晶體的分子結(jié)構(gòu)，允許科學家深入了解分子排布和邊界對激子運動的影響。

　　研究團隊認為，正是這些晶體邊界造成了激子擴散的屏障。這種能量障礙完全能被消除，關(guān)鍵是要非常謹慎地用一種空心毛細管，并以類似“毛筆書寫”那樣的技術(shù)來控制超薄涂層，才能讓激子快速而有效通過障礙。

　　雖然發(fā)表的成果只關(guān)注了有機材料酞菁，但新研究提供了探索增強其他有機材料導電性的強有力的新方法。

　　總編輯圈點

　　當科技產(chǎn)業(yè)如火如荼地向前推進時，材料既是阻礙，也是機遇。舊材料總有性能不適應(yīng)新需要的瓶頸，而新材料總會在突破原有的物理、化學性質(zhì)束縛的同時，為科研、產(chǎn)業(yè)界帶來新的方向，也為我們的生活帶來新體驗。盡管文中酞菁材料主要用于展示電子與“山丘”和“坑洞”的關(guān)系，離產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用差得太遠，但本成果卻找到了材料學研究的一個創(chuàng)新性方法，簡化了有機材料導電的研究，我們期待該方法能復制到其他材料上并帶來重大的發(fā)現(xiàn)。