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研究人员设计基于由导电聚合物制成的离子凝胶的晶体管

人工智能 2021-05-06 15:14:37

筑波大学的研究人员通过使用由导电聚合物制成的离子凝胶,创建了一种新的基于碳的电气设备,即π离子凝胶晶体管(PIGT)。这项工作可能会导致更便宜,更可靠的柔性可印刷电子产品。

有机导体是可以承载电流的碳基聚合物,有可能从根本上改变电子设备的制造方式。这些导体具有可以通过化学修饰进行调整的特性,并且可以轻松地印刷为电路。与当前的硅太阳能电池板和晶体管相比,基于有机导体的系统可能更加灵活且易于安装。但是,如果共轭聚合物链由于不正确的加工而变得无序,则它们的电导率会大大降低,这极大地限制了它们与现有技术竞争的能力。

现在,由筑波大学领导的一组研究人员制定了一种通过形成“离子凝胶”来保留有机导体电学特性的新方法。在这种情况下,聚(对亚苯基亚乙炔基)(PPE)链周围的溶剂被离子液体代替,然后变成凝胶。使用共聚焦荧光显微镜和扫描电子显微镜,研究人员能够验证有机导体的形态。

“我们证明了π离子凝胶的内部结构是PPE的纳米纤维网络,非常擅长可靠地导电”,作者Yohei Yamamoto教授说。

除充当离域电子的导线外,聚合物链还引导可移动离子的流动,这可帮助将载流子移动到碳环。这允许电流流过设备的整个体积。所产生的晶体管可以在不到20微秒的时间内响应电压变化而导通和截止,这比以前的任何此类器件都要快。

山本教授解释说:“我们计划利用超分子化学和有机电子学的这一先进技术来设计各种柔性电子设备。” 快速的响应时间和高电导率为柔性传感器开辟了道路,这些传感器在不牺牲速度或性能的情况下,易于与有机导体相关的制造。

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