लेखक जॉन सुलिवन (इंजीनियरिंग संचार कार्यालय के प्रिंसटन स्कूल)
संकलक लिन Xin (प्रथम लेखक)
प्रिंसटन विश्वविद्यालय की एक अंतरराष्ट्रीय टीम, प्रौद्योगिकी के जॉर्जिया इंस्टिट्यूट और बर्लिन के हम्बोल्ट विश्वविद्यालय में पाया गया कि इस उच्च तकनीक इलेक्ट्रॉनिक्स के परिणामस्वरूप जैविक व्यापक उपयोग की रचना एक नई सड़क को खोलने के लिए।
अध्ययन, पत्रिका "प्रकृति सामग्री" के नवंबर 13 अंक में प्रकाशित जैविक अर्धचालकों पर ध्यान केंद्रित क्योंकि ऐसी सामग्री इस तरह लचीला इलेक्ट्रॉनिक्स, सौर ऊर्जा रूपांतरण के साथ ही स्मार्ट फोन और के रूप में उनके उभरती हुई प्रौद्योगिकी अनुप्रयोगों, पर महत्व दिया जाता है टीवी, उच्च गुणवत्ता वाले रंग स्क्रीन। सीधे शब्दों में, इस विशेष सफलता इस तरह के हरे और नीले कार्बनिक प्रकाश उत्सर्जक डायोड के रूप में भारी मदद लांच उच्च फोटॉन ऊर्जा, है।
प्रिंसटन इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियरिंग डॉक्टरेट छात्र जिन लिन ने कहा, वह भी अध्ययन के पहले लेखक हैं 'कार्बनिक अर्धचालक युक्ति एक आदर्श बनाने के लिए लचीला कम बिजली, कम तापमान प्रक्रिया, सामग्री है'। 'उनका मुख्य दोष यह एक अपेक्षाकृत है कि वहाँ है कमजोर प्रवाहकीय, जो डिवाइस परेशानी और अक्षम की घटना। हम जैविक अर्धचालक के बिजली के प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए नए तरीके के लिए देख रहे हैं की कुछ अनुप्रयोगों में परिणाम है। '
सेमीकंडक्टर, आम जैसे सिलिकॉन, आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स की आधारशिला क्योंकि इंजीनियरों उनके अद्वितीय गुण का उपयोग कर मौजूदा नियंत्रित करने के लिए है। कई अनुप्रयोगों में, अर्धचालक युक्ति कंप्यूटिंग, सिग्नल प्रोसेसिंग, और स्विचिंग के रूप में प्रयोग किया जाता है। उन्होंने यह भी ऊर्जा की बचत डिवाइस में उपयोग किया जाता है , इस तरह के एक प्रकाश उत्सर्जन डायोड, और इस तरह सौर कोशिकाओं के रूप में ऊर्जा रूपांतरण उपकरणों के रूप में।
डोपिंग, इन कार्यों में से सबसे महत्वपूर्ण स्वभाव है अर्धचालक अन्य रसायनों या दोष की रासायनिक संरचना की थोड़ी मात्रा जोड़कर समायोजित को देखें। कितने शोधकर्ताओं अपेक्षाकृत स्वतंत्र रूप से अर्धचालक प्रकार और dopant की राशि का इलेक्ट्रॉनों का चयन करके समायोजित करने की बैंड संरचना और बिजली के गुणों।
उनके लेख में, शोधकर्ताओं ने एक नई विधि का वर्णन बहुत एक प्रवाहकीय डोपिंग पदार्थ की (सिलिकॉन परमाणुओं से बना कार्बन अणुओं के बजाय) जैविक अर्धचालक बढ़ाने के लिए एक रूथेनियम युक्त यौगिक एक को कम करने के एजेंट के रूप में इस्तेमाल किया जाता है दूसरे शब्दों में, डोपिंग प्रक्रिया जैविक अर्धचालक अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन के एक भाग में शुरू की है। इन अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनों अर्धचालक की चालकता को बढ़ाने के लिए महत्वपूर्ण हैं। इस यौगिक एक नव विकसित डिमर organometallic dopants के अंतर्गत आता है। और अन्य मजबूत विभिन्न कम करने एजेंटों, इन dopants हवा के संपर्क में स्थिर, और एक बार अन्य अर्धचालक या फिल्म गठन के साथ एक विलायक एक साथ में है एक मजबूत इलेक्ट्रॉन दाता प्रतिक्रिया हो जाता है।
सेठ मार्डर और जॉर्जिया टेक से स्टीफन बारलो इस नए dopant के विकास पर हावी रही और कहा इस तरह के 'अति कम करने dopant' के रूप में रूथेनियम युक्त यौगिकों। उन्होंने कहा कि यह असामान्य नहीं है में न सिर्फ यह जोड़ती देना और इलेक्ट्रॉनिक हवा में स्थिर है, लेकिन वे जैविक अर्धचालकों के एक वर्ग के लिए पहले doped जा करने के लिए मुश्किल कार्य करते हैं। प्रिंसटन शोधकर्ताओं ने पाया कि चालकता के इस नए प्रकार इन अर्धचालक dopants के सैकड़ों सुधार हुआ है सकते हैं कि क्षमता बार।
इस तरह की एक रूथेनियम युक्त यौगिक एक डिमर, वह यह है कि है, यह दो समान अणु, या मोनोमर, एक रासायनिक गठन बंधन से जुड़े हुए होते हैं। पहले यौगिक के कारण करने के लिए कहा अपेक्षाकृत स्थिर, यह मुश्किल है जब उन को जोड़ा गया अर्धचालक doped, यह अनायास प्रतिक्रिया नहीं करता है, लेकिन एक संतुलन राज्य में रहता है। यह एक समस्या है कि आदेश में एक अर्धचालक की चालकता, और एक अर्धचालक जो रूथेनियम डिमर प्रतिक्रिया तो दो सिंगल में विभाजित किया गया की आवश्यकता को बढ़ाने के लिए उठाती है शरीर।
लिन Xin वे विभिन्न तरीकों आदेश dopant सक्रिय करने के लिए इस रूथेनियम डिमर अलग करने के लिए की तलाश थी। आखिरकार, उन्होंने और Berthold वेग्नर, स्नातक नॉर्बर्ट कोच हम्बोल्ट विश्वविद्यालय के एक समूह, प्रकाश यौगिक प्रणाली में देखा जा से एक यात्रा सुराग। उन्हें प्रणाली की पराबैंगनी किरणों के साथ irradiating, क्योंकि पराबैंगनी अर्धचालक उत्साहित अणुओं तो समग्र प्रतिक्रिया। हजारों या भी निर्माण करने के लिए शुरू होता है इसलिए, प्रकाश में, इस डिमर doped और किया जा सकता है undoped अर्धचालक मुश्किल है मार्गदर्शन कर सकते हैं चालकता में सुधार के लाखों बार
इसके बाद, शोधकर्ताओं ने दिलचस्प टिप्पणियों का आयोजन किया।
'एक बार बंद प्रकाश, लोग सोच सकते हैं यह है बस रिवर्स प्रतिक्रिया, हो जाएगा बढ़ाया चालकता में जिसके परिणामस्वरूप फिर गायब हो,' Marder ने कहा, 'लेकिन वास्तव में ऐसा नहीं।'
शोधकर्ताओं ने पाया अर्धचालक में मौलिक रूथेनियम, इतनी के रूप में बढ़ाने के लिए चालकता गायब नहीं होता अलगाव में बनाए रखा जा सकता है, भले ही thermodynamic के सिद्धांतों ताकि इन अणुओं को उनके मूल डिमर संरचना करने के लिए वापस जाने के लिए करते हैं।
एंटोनी क्हान, इंजीनियरिंग और अनुप्रयुक्त विज्ञान स्टीफन सी Macaleer '63 प्रोफेसर पूरी टीम का नेतृत्व किया। उन्होंने कहा कि पहेली की स्थिति वितरण में doped अर्धचालक अणु एक संभावित जवाब प्रदान करता है। वे अर्धचालक में मोनोमर मान भीतर बिखरे हुए हैं, उन्हें कठिन बना मूल लेआउट पर लौटने के लिए और उसके बाद dimers में फिर से जोड़ा। वह क्योंकि आवश्यक पुनर्गठन मोनोमर सही ओरिएंटेशन होना आवश्यक है की है कि कहा है, लेकिन इस मिश्रित प्रणाली में, मोनोमर हमेशा तिरछा। इसलिए है, यहां तक कि ऊष्मप्रवैगिकी मोनोमर पुनर्गठन करने में सक्षम था, लेकिन इस मोनोमर के सबसे पर जल्द ही नहीं होगा।
क्हान ने कहा, 'जवाब है कि वे ऊष्मप्रवैगिकी में बंद कर रहे हैं।' 'सवाल क्यों इन मोनोमर संतुलन के एक राज्य में फिर से प्रवेश नहीं करते हैं, है'
वास्तव में, इन शोधकर्ताओं ने एक वर्ष से अधिक के लंबे अवलोकन के लिए अर्धचालक doped, यह पाया गया केवल चालकता में कुछ कमी। इस बीच, प्रकाश इन सामग्रियों की तैयारी में डायोड उत्सर्जन, उन्होंने पाया कि कि डोपिंग डिवाइस जारी किया जाता है प्रकाश लगातार सक्रिय। इन उपकरणों रहे हैं और बैरी रैंड समूह सहयोग करने के लिए तैयार है, वह प्रिंसटन इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियरिंग और Anglinger ऊर्जा और पर्यावरण केंद्र में सहायक प्रोफेसर था।
'प्रत्येक प्रकाश सक्रियण कदम प्रणाली, आगे पूर्ण सक्रियण जब तक सक्रिय करने के लिए और अधिक प्रकाश का उत्पादन करेगा', माडेर ने कहा कि वह जॉर्जिया पावर (जॉर्जिया पावर समूह) ऊर्जा दक्षता चेयर प्रोफेसर, रसायन विज्ञान और विश्वविद्यालय के प्रोफेसर विभाग था। 'केवल यह एक बहुत उपन्यास और आश्चर्यजनक खोज है। '
अन्य लेखकों में प्रिंसटन स्नातक छात्र, क्यूंग मिन ली, माइकल ए। फ़्यूसेला और झांग फेंग्यू, और जॉर्जिया टेक के कार्टिक्क मौदगिल शामिल हैं।
राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन और अमेरिका के ऊर्जा विभाग ने अध्ययन के लिए आंशिक समर्थन प्रदान किया।
प्रिंसटन एंटोनी क्हान समूह परिचय: हालांकि विभिन्न अर्धचालक पदार्थों (सरल पदार्थ और मिश्रित) वर्तमान में जैविक और आणविक इलेक्ट्रॉनिक्स जैविक के आवेदन पर केंद्रित है करने के लिए निर्देशित इलेक्ट्रॉनिक्स, रासायनिक में पतली फिल्म इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों, और सामग्री अनुसंधान हितों के बिजली के गुणों पर ध्यान केंद्रित छोटे अणुओं और बहुलक अर्धचालकों, धातु और धातु ऑक्साइड, और एक ढांकता हुआ, विशेष रूप से सामग्री प्रसंस्करण और ब्याज की इंटरफ़ेस के लिए, डायोड, क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर, फोटोवोल्टिक कोशिकाओं और जैविक पतली फिल्म उपकरणों उत्सर्जक कार्बनिक प्रकाश में सुधार के लिए अन्य लचीला इलेक्ट्रॉनिक पैमाने लागू किया जाता है प्रदर्शन। लगभग असीमित नया अणु संश्लेषित रासायनिक यौगिकों की संभावना, निर्वात वाष्पीकरण, मुद्रण या समाधान बयान प्रक्रियाओं द्वारा अद्वितीय सादगी substrates, कि इस तरह के कार्बनिक अर्धचालक की एक किस्म पर के साथ अन्य अर्धचालक पदार्थों की तुलना में प्रमुख लाभ, और डिवाइस संरचना में नवाचार के लिए अनगिनत संभावनाएं हैं।
http://www.ee.princeton.edu/research/kahn/
हाल ही में प्रकाशित डोपिंग और संबंधित दिशा-निर्देश (भाग में)
जैविक अर्धचालक, एक्सिन लिन, बेरथॉल्ड वेग्नर, क्यूंग मिन ली, माइकल ए। फ़्यूसेला, फेंग्यू झांग, कार्तिकय मुदगिल, बैरी पी। रैंड, स्टीफन बारलो, सेठ आर। मार्डर, नॉरबर्ट में जैव अर्धचालक में एन-डोपिंग के साथ ऊष्मप्रौधिक सीमा को समाप्त करना कोच और एंटोनी क्हान। नट मेटर। DOI: 10.1038 / एनएमएटी 5027 (2017)
होल-ट्रांसपोर्ट सामग्रियों, फेंग्यु झांग और एंटोनी कान के लिए उच्च इलेक्ट्रॉन एफ़िनिटी मोलिक्यूलर डोपंत F6-TCNNQ की जांच अभिभाषक। Funct। मेटर। 1703780 (2017)
सौर स्पेक्ट्रम, निकोलस सी। डेवी, मेल्डा सेजन, जिया गाओ, एक्सिन लिन, एमी लियू, एंटोनी कान और य्यूह-लिन लू, नेचर एनर्जी, 2, 17104 (2017) के स्मार्ट प्रबंधन के लिए इलेक्ट्रोचोरॉमिक खिड़कियों के साथ निकट-पराबैंगनी सौर कोशिकाओं की जोड़ी
एन्रगेटिक्स के साइफलेट विरंजन कार्बनिक सौर कोशिकाओं, यूंहुई एल। लिन, माइकल ए। फ़्यूसेला, ओलेग वी। कोज़लोव, एक्सिन लिन, एंटोनी कान, मैक्सिम एस। स्निनिचिकोव और बैरी पी। रांड, एड। फंक Mat।, 26, 6489 (2016)
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