Uit 1 polymeer 2 halfgeleiders maken, door grip op het oplosmiddel

28 juni 2019

Resultaten gepubliceerd in Nature Communications zijn opstap naar programmeerbare elektronische inkt.

image
Mengmeng Li en René Janssen.

Zogenaamde geconjugeerde polymeren zijn belangrijk omdat ze speciale elektronische en optische eigenschappen hebben, en omdat ze relatief goedkoop zijn. Dat maakt ze potentieel geschikt voor veel toepassingen. Een internationaal onderzoeksteam onder leiding van hoogleraar René Janssen ontwikkelde een methode om twee vormen van één polymeer te maken, met heel verschillende halfgeleidende eigenschappen, eenvoudig door een verandering van het oplosmiddel waaruit de polymeerfilm gemaakt wordt. De vinding opent de deur naar een programmeerbare elektronische inkt gebaseerd op één polymeer. De resultaten zijn vandaag gepubliceerd in Nature Communications.

Sommige elektronen kunnen in geconjugeerde polymeren vrij bewegen. Dat geeft deze polymeren bijzondere elektronische en optische eigenschappen, die bovendien eenvoudig aan te passen zijn. Geconjugeerde polymeren zijn bijvoorbeeld geschikt als halfgeleiders voor zonnecellen, doordat ze veel licht absorberen en doordat ze eenvoudig en goedkoop op een flexibele ondergrond aangebracht kunnen worden. Dit aanbrengen gebeurt door het plaatsen van een laagje polymeeroplossing. De uiteindelijke structuur en eigenschappen van de polymeer, worden mede bepaald door het oplosmiddel en het verdampen ervan.

Met een sterke grip daarop blijkt het nu mogelijk om twee wezenlijk verschillende halfgeleiders te laten ontstaan van één geconjugeerd polymeer. Dit beschrijven onder meer Mengmeng Li en René Janssen (beiden van de TU/e en DIFFER) in Nature Communications. Zij verwachten dat hun vinding de aanloop is naar het maken van elektronica uit een basismateriaal, dat lokaal andere structurele en optische eigenschappen krijgt. Ze demonstreerden dit principe door met hun methode een zonnecel en een transistor te maken.

René Janssen: “Geheel nieuw is dit zogenaamde polymorfe gedrag niet, maar wel de grote mate waarin we nu grip hebben op de vorming van twee varianten en hun eigenschappen.” Mengmeng Li: “We hebben het voor elkaar gekregen dat we de eigenschappen kunnen aanpassen in de geaggregeerde of semi-kristallijne fases, alleen door invloed uit te oefenen op het oplosmiddel.” Janssen: “Ik ben gefascineerd omdat deze resultaten mogelijk de weg effenen naar programmeerbare inkten waarin één polymeer gebruikt wordt om op eenvoudig wijze complexe en functionele halfgeleiderstructuren en -toepassingen te maken.”

Meer informatie is te vinden in het blog over dit onderzoek.

Publication
Mengmeng Li, Ahmed Hesham Balawi, Pieter J. Leenaers, Lu Ning, Gaël H.L. Heintges, Tomasz Marszalek, Wojciech Pisula, Martijn M. Wienk, Stefan C.J. Meskers, Yuanping Yi, Frédéric Laquai and René A.J. Janssen, Impact of polymorphism on the optoelectronic properties of a low-bandgap semiconducting polymer. Nature Communications

Voor persvragen:

Ivo Jongsma
(Science Information Officer)