تحديد مستويات طاقة أعلى من أن تصطاد الإلكترونات

توفر أشباه الموصلات البلاستيكية إمكانية للحصول على إلكترونيات بكميات ضخمة ورخيصة، مثل ثنائيات بوليمر الباعثة للضوء (إل إي دي)، والخلايا الشمسية. أما من الناحية العملية، فهناك ظاهرة إلكترونية، يُطلَق عليها "مصائد الشحنات"، تتسبب في محاصرة الإلكترونات في الدائرة الإلكترونية للمادة؛ وتعوقها عن التحرك، وبالتالي تحدّ من فاعلية الأجهزة، وتقيد الوسائل التكنولوجية.

وقد قام فريق دولي من الباحثين بدراسة هذه المصائد، واقترح وَضْع إطار نظري لتصميم إلكترونيات بلاستيكية خالية من هذه المصائد، ونشروا نتائج دراستهم في مجلة "نيتشر ماتيريالز Nature Materials ".

قارن الباحثون بين تسعة بوليمرات بلاستيكية مختلفة؛ وتوصلوا إلى أن توزيع المصائد الإلكترونية ومستويات الطاقة لديها كانت متماثلة في جميع المواد التي جرت دراستها. وهذا التماثل قد يجعل من الممكن التنبؤ بالتيار الإلكتروني في أشباه الموصلات البلاستيكية المختلفة.

وأشارت حسابات الكَمّ الكيميائية التي أجراها الباحثون إلى أن مستويات الطاقة هذه تعكس ما يمكن توقعه، في حال تسببت تجمعات الأوكسجين المائي في حدوث المصائد. وكانت أبحاث سابقة قد أشارت إلى أن السبب في المصائد يرجع إلى وجود عقد في سلاسل البوليمرات، أو شوائب في المادة. ويضيف الباحثون أن مثل هذه التجمعات من الأكسجين المائي يمكن أن تؤدي إلى تلوث أشباه موصلات البوليمر بسهولة خلال عملية التصنيع.

وبإجراء المزيد من الأبحاث، يمكن أن تساعد هذه النتائج الكيميائيين في تصميم أشباه موصلات من البوليمر، يتم فيها رفع مستويات الطاقة للمصائد بأعلى من مستويات تدفق الإلكترونات عبر المادة، وهذا بدوره سيسمح بتدفق الإلكترونات بصورة سلسلة، ودون معوقات؛ مما سيؤدي إلى تقوية التيار الكهربي، وزيادة فاعلية الأجهزة التي تشمل بوليمرات شبه موصِّلَة.

Sign-up to receive our e-alert update every two weeks to keep up with everything new on the portal.