Ученые из Мичиганского университета выявила новый тип силикона, который оказался полупроводником, опровергнув прежние представления о материалах данной категории как исключительно изоляторах. Открытие позволяет рассматривать новые перспективы в разработке гибких дисплеев, солнечных батарей, сенсоров и даже одежды с возможностью динамического изменения изображений, пишет Phys.org.
Традиционно используемые материалы класса полисилоксанов и силсесквиоксанов отличаются хорошими изоляционными характеристиками, обеспечивающими устойчивость к влаге. Их широко применяют в медицинских изделиях, герметиках и защитных покрытиях. Но жесткость обычных полупроводников затрудняет создание гибкой электроники. Новый тип полупроводящего силикона решает эту проблему, предлагая материал с высокой степенью гибкости и разнообразием цветов.
Молекулы силикона построены на каркасе из чередующихся атомов кремния и кислорода, связанных с углеродными группами. Возможность проводить электрический ток обусловлена особым расположением связей Si-O-Si, создающих условия для движения электронов. Обычные углы связи Si-O-Si составляют около 110°, что препятствует образованию непрерывных путей для передачи тока. Но в новом сополимере эти углы достигают 140° в исходном состоянии и удлиняются до 150° в возбужденном, создавая эффективную сеть для перемещения зарядов.
Полупроводящие свойства нового типа силиконовых сополимеров проявляют себя также и в создании широкого спектра цветов. Переходы электронов между основными и возбужденными состояниями приводят к поглощению и излучению фотонов различной энергии. Ученые могут регулировать длину сополимерной цепи, влияя таким образом на оттенки цвета.
Длинные цепи создают низкий уровень энергии излучения, придавая материалу красноватый оттенок, а короткие цепи увеличивают энергию испускаемого света, смещая его ближе к синим оттенкам. Такой эффект особенно интересен, так как традиционные силиконы либо прозрачные, либо белого цвета. Они не могут активно взаимодействовать со светом из-за своих изоляционных качеств.
По словам ученых, открытие создает предпосылки для разработки прозрачных и гибких устройств, использующих преимущества новой технологии.
Ранее химики нашли «рецепт приготовления» жизни на древней Земле.
