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Los pilares de heliceno pueden conferir propiedades quirales a dispositivos optoelectrónicos Búsqueda

El control de la quiralidad de los semiconductores orgánicos puede mejorar su eficiencia y brindar nuevas funciones a los dispositivos. Sin embargo, la fabricación de materiales con capacidad de ajuste ajustable a granel ha seguido siendo un desafío; hasta la fecha, solo se han informado algunos ejemplos de monocapas orientadas. Ahora, un equipo interdisciplinario de investigadores del Reino Unido, Canadá y Japón ha desarrollado un método de plantilla simple para hacer crecer películas delgadas en espiral ordenadas para una amplia gama de aplicaciones.

«Gracias al diseño computacional y la síntesis inteligente, sabíamos que teníamos materiales realmente interesantes», dice el autor principal. jess wade Del Imperial College de Londres, Reino Unido. Los semiconductores orgánicos ya muestran propiedades interesantes, siendo livianos, de bajo costo, biocompatibles y altamente ajustables. Agregar quiralidad a la lista puede mejorar las propiedades existentes de la optoelectrónica utilizada en pantallas, sensores, paneles solares, transistores y más. «Además, con la quiralidad, podemos manipular los giros de fotones y electrones a temperatura ambiente», dice. «Pero para hacer eso en el hardware, necesitamos controlar las propiedades quirales en su mayor parte».

Para lograr este control sin precedentes sobre las propiedades quirales, los investigadores utilizaron una técnica de deposición basada en vacío, que funciona con plantillas tanto orgánicas como inorgánicas. con su acercamiento, [we] Wade explica que el crecimiento está ordenado por películas heli-delgadas sobre las capas del moho. En contraste con los enfoques anteriores, que en su mayoría produjeron monocapas de solo unos pocos átomos de espesor, esta nueva solución produce películas estructuradas 20 veces más gruesas, hasta 200 nanómetros. “¡El límite es la cantidad de moléculas que los químicos asombrosos pueden sintetizar!” Ella agrega. Esta tecnología es más precisa en términos de controlar y monitorear de cerca el proceso.

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La sedimentación es muy simple: los investigadores toman helicinas quirales en forma de polvo, las calientan y las dejan reposar en moldes. Estas hélices particulares están dispuestas en columnas supramoleculares, y las encontramos [they either] Acostado o de pie, lo que afecta en gran medida sus propiedades ópticas y electrónicas. «Dependiendo de nuestra elección de capa de plantilla, los helicópteros van en diferentes direcciones».

Por otro lado, una plantilla basada en una molécula orgánica policíclica conduce a la formación de columnas helénicas que se alinean perpendicularmente a la superficie. Por otro lado, una plantilla inorgánica, como el yoduro de cobre, favorece la formación de pilares planos, probablemente debido a las interacciones entre los helicenos y la carga negativa en la superficie. Cada uno tiene propiedades distintas, incluida la absorción de luz y la difracción de rayos X.

Esquema

Helicenos [are] Conocido por exhibir una actividad quiróptica muy fuerte, explica jane craso, experto en materiales quirales del Instituto de Ciencias Químicas de Rennes en Francia. Este resultado es importante porque [it] Controla la orientación de los materiales semiconductores… de una forma muy sencilla, añade. Crassus también destacó el papel clave de la colaboración en este trabajo. «[The team] Reúne un vínculo único de químicos sintéticos, teóricos y físicos, permitiéndoles hacer tangibles ideas simples y originales.

Jesselyn Fantasma, que está explorando materiales quirales en la Universidad Tecnológica de Eindhoven en los Países Bajos, está de acuerdo. El descubrimiento se produjo porque «personas de muy diferentes orígenes hablaban y trabajaban juntas». Además, Phantom señala la importancia de los estudios computacionales. Las plantillas comienzan a tomar forma, pero determinar la coincidencia correcta entre la capa de la plantilla y la molécula microquiral requiere mucho trabajo y muchos cálculos. Los cálculos ayudaron a simular la estructura cristalina de los pilares de heliceno, lo que también contribuyó a la caracterización completa de las estructuras autoensambladas. «Controlar la alineación de las moléculas es muy desafiante, pero realmente importante para el funcionamiento de los dispositivos», agrega.

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Crassous y Vantomme están de acuerdo en que este estudio es un trampolín hacia más materiales, dispositivos y aplicaciones quirales. «Por ahora, están probando algunos helicópteros y plantillas diferentes», explica Phantom. tipos de estructuras [and] Las interacciones abren la puerta a nuevas posibilidades.

El principal inconveniente, explica Wade, es la disponibilidad de heliquinas enantiopuras. «A veces, las moléculas más sorprendentes son difíciles de fabricar», dice ella. En este caso, es «difícil separarlos en formas simétricamente puras». Pero, cuando eso se resuelva, «este método puede convertirse en avances escalables, baratos y, por lo tanto, prometedores aplicados en hardware», explica Crassus. «Las aplicaciones son numerosas y prometedoras, desde la iluminación hasta la producción de energía», agrega.

Al igual que la tecnología de cristal líquido, que comenzó siendo pequeña y terminó en todas nuestras pantallas, esta tecnología tiene un enorme potencial, comenta Phantom. «Por ejemplo, los materiales quirales pueden mejorar la eficiencia de los OLED, que es un mercado que vale miles de millones», agrega.