​Группа учёных из Новосибирского государственного университета, Новосибирского института органической химии (НИОХ), МГУ и Университета Гронингена (Нидерланды) опубликовала результаты мультидисциплинарного исследования в сфере органической электроники. 

Специалисты первыми в мире вырастили создают из раствора монокристаллы фуран-фениленовых со-олигомеров, обладающие полупроводниковым и люминесцентным свойствами, и выяснили, что квантовый выход фотолюминесценции для них составляет более 65%. В перспективе подобные соединения могут использоваться для производства органических светоизлучающих транзисторов и гибких электронных устройств.
 
В исследовании приняли участие специалисты из Группы органических материалов для электроники (ГРОМ) Новосибирского института органической химии, лаборатории органической оптоэлектроники Новосибирского государственного университета (САЕ «Низкоразмерные гибридные материалы»), Института физики полупроводников (ИФП) СО РАН, Международного лазерного центра МГУ, Университета Гронингена (Нидерланды).

Учёные получили органический полупроводниковый материал на основе фуран-фениленового со-олигомера с квантовым выходом фотолюминесценции более 65%, который может использоваться для создания органических светоизлучающих транзисторов и гибких электронных устройств. Статья Highly-Emissive Solution-Grown Furan/Phenylene Co-Oligomer Single Crystals опубликована в сентябрьском номере журнала RSC Advances  (IF=3,289).
 
Как рассказывает первый автор статьи, сотрудник лаборатории химии свободных радикалов НГУ, сотрудник ГРОМ НИОХ СО РАН Максим Казанцев, органические полупроводниковые материалы имеют по сравнению с кристаллическим кремнием (самым распространённым неорганическим полупроводником, используемым в электронике) ряд преимуществ, среди которых — лёгкость, вариативность свойств, гибкость, полупрозрачность и недорогое производство:
 
— Мы стремимся упростить процесс изготовления устройств. Неорганические полупроводники производятся с применением сложных технологий, которые требуют высоких температур, вакуума. Органические же материалы можно наносить более дешёвыми и простыми способами, например, напечатать полупроводниковый слой на принтере, напылить или использовать различные процессы самосборки. Уникальные свойства материалов могут способствовать созданию новых устройств, например гибкого дисплея, который можно сложить или свернуть в трубочку и положить в карман. Это бы значительно упростило жизнь в некоторых случаях.
 
Группа учёных из НИОХ и НГУ занимается в настоящее время органическими материалами, которые являются не только хорошими полупроводниками, но и имеют интересные оптические свойства, например, могут излучать свет. В мире уже существует ряд органических материалов, сочетающих в себе полупроводниковые и светоизлучающие свойства, среди них, например, кристаллы тиофен-фениленовых со-олигомеров и производные олигофениленвиниленов и др. Новосибирские учёные синтезируют и исследуют фуран-фениленовые со-олигомеры.
 
По словам Максима Казанцева, задача совместить полупроводниковые и светоизлучающие свойства — достаточно нетривиальная:
 
— Для высокой подвижности зарядов в полупроводнике необходима достаточно плотная и близкая упаковка молекул, а это чаще всего приводит к тушению люминесценции, из-за чего квантовый выход падает. Величина квантового выхода характеризует отношение среднего числа излучённых квантов к числу поглощённых
 
В статье речь идет об олигомере бис-фенилфуранбензол (BPFB). Специалисты синтезировали соединение с более компактными и жесткими фурановыми фрагментами, вырастили кристаллы, исследовали полупроводниковые и оптические свойства, и выяснили, что материал на основе полученного соединения обладает существенно большей растворимостью и имеет высокий квантовый выход фотолюминесценции — 65% по сравнению с 35% у тиофенового аналога.
 
Несмотря на то, что использовался достаточно простой и дешёвый способ роста кристаллов, это одно из рекордных значений для подобных материалов, сопоставимое с параметрами аналогичных кристаллов выращенных более «чистым» методом физического парового транспорта, отмечает автор.
 
Органические светоизлучающие полупроводники используются в качестве активных слоёв светоизлучающих транзисторов:
 
— В дисплеях каждый пиксель представляет собой светодиод, который управляется одним транзистором. Мы можем объединить в одном устройстве функции как управления, так и излучения света. Кроме того, такие устройства по сравнению с обычными светодиодами более энергоэффективны, и в перспективе могут использоваться для создания органических лазеров с электрической накачкой, — объясняет Максим Казанцев.
 
Другой автор статьи, руководитель лаборатории органической оптоэлектроники НГУ и ГРОМ Евгений Мостович подчёркивает, что совместная междисциплинарная научная группа НИОХ и Новосибирского государственного университета — одна из немногих в России, занимающаяся органической электроникой и способная полностью пройти путь «идея молекулы — готовое устройство»:
 
— У нас есть специалисты из различных областей, которые занимаются квантово-химическими расчетами, моделируя молекулы и их свойства, органическим синтезом предложенных молекул, исследованием свойств полученных соединений, и, конечно, изготовлением и исследованием устройств органической электроники. Мы полностью закрываем этот цикл.
 
Следующими этапами работы станет сохранение и улучшение свойств полученных органических полупроводниковых кристаллов, а также исследование влияние структуры новых молекул на свойства получаемых полупроводниковых материалов.
 
Исследовательская работа проводится при поддержке со стороны руководства НИОХ СО РАН, НГУ, Российского фонда фундаментальных исследований и Фонда Бортника.
 
Анастасия Аникина

Источники

Новосибирские учёные создают органические светоизлучающие полупроводники
НГУ (nsu.ru), 05/10/2016
Сибирские ученые сделают дисплеи органическими
Правда.ру (pravda.ru), 05/10/2016
Новосибирские ученые разработали самый эффективный материал для гибких дисплеев
Wi-fi.ru, 05/10/2016
Сибирские ученые разработали материал для создания гибких дисплеев
РИА Новости, 05/10/2016
Сибирские ученые создали органический материал для гибких дисплеев
RuNews24 (runews24.ru), 05/10/2016
В России придумали новый материал для гибких дисплеев
Экономика сегодня (rueconomics.ru), 05/10/2016
Новосибирские химики создалии самый эффективный материал для гибких дисплеев
Завтра (zavtra.ru), 05/10/2016
Сибирские ученые разработали материал для создания гибких дисплеев
24 СМИ (24smi.org), 05/10/2016
Химики из РФ и Нидерландов разработали дешевый материал для сверхгибкого дисплея
Наука и технологии России (strf.ru), 05/10/2016
Сибирские ученые разработали материал для создания гибких дисплеев
РИА Новости , 05/10/2016
Новосибирские ученые разработали самый эффективный материал для гибких дисплеев
Lenta.co, 05/10/2016
Новосибирские ученые разработали самый эффективный материал для гибких дисплеев
Новости@Mail.ru, 05/10/2016
Новосибирцы разработали самый эффективный материал для дисплеев
Sibnet.ru, 05/10/2016
Ученые НГУ "вырастили" материал для гибких дисплеев
Официальный сайт г. Новосибирск (nsknews.info), 07/10/2016
Новосибирцы создали материал для "гнущихся" дисплеев
Аргументы и Факты (nsk.aif.ru), 08/10/2016
Ученые из РФ и Нидерландов вырастили кристаллы, которые проводят ток и излучают свет
ТАСС, 07/10/2016

Похожие новости

  • 20/06/2018

    Возможные перспективы Академгородка 2.0

    ​Ведущие ученые СО РАН продолжили обсуждение проектов развития научной инфраструктуры Новосибирского научного центра. Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН выступил инициатором проекта «Сибирский центр малотоннажной химии».
    571
  • 08/02/2016

    Находка российских ученых: кристаллы-светоизлучатели

    ​Исследователи разработали и готовят к внедрению интереснейшую технологию, созданную специально для гибких электронных устройств.        Эта технология дает возможность выращивать кристаллы для подобных устройств – кристаллы полупроводниковые, органические.
    1373
  • 08/11/2017

    Опубликованы итоги трех международных конкурсов РФФИ

     Итоги совместного конкурса РФФИ — Австрийский научный фонд 2017 г. (конкурс АНФ_а). На конкурс была подана 20 заявок. По результатам экспертизы, проведенной независимо российской и зарубежными сторонами, поддержано 2 проекта.
    945
  • 09/06/2018

    НИОХ СО РАН и химический факультет МГУ заключили Договор о стратегическом сотрудничестве и взаимодействии

    8 июня 2018 года подписан договор о сотрудничестве между Новосибирским институтом органической химии имени Н.Н. Ворожцова Сибирского отделения Российской академии наук и химическим факультетом Московского государственного университета имени М.
    695
  • 20/03/2017

    Институт катализа СО РАН и Лицей № 130 откроют совместную химическую лабораторию

    Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН и Лицей № 130 имени академика М.А. Лаврентьева откроют совместную химическую лабораторию. Учащиеся смогут со школьной скамьи получить опыт работы в настоящей лаборатории под руководством научных сотрудников, решая реальные исследовательские задачи.
    1926
  • 03/01/2019

    Обнаружены особенности образования соединений, мешающих добыче нефти и газа

    ​​Ученые из Института неорганической химии имени А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук (ИНХ СО РАН) исследовали реакцию образования кристаллических соединений воды и газа (газовых гидратов) с метастабильной (неустойчивой) структурой.
    316
  • 31/08/2017

    Российские ученые создали гибкие светящиеся кристаллы

    ​Ученые МГУ имени М.В. Ломоносова вырастили упругие монокристаллы, светоизлучающие свойства которых сохраняются даже при многократном сгибании. Механическая гибкость является одним из ключевых преимуществ органической электроники и оптоэлектроники, то есть электроники, основанной на органических полупроводниках.
    660
  • 20/03/2018

    В Новосибирске обсудили актуальные проблемы органической химии

    ​В новосибирском Академгородке прошла всероссийская молодежная научная школа-конференция «Актуальные проблемы органической химии», собравшая 190 участников из России, Казахстана, США, Франции и Японии.
    759
  • 09/02/2018

    Ученые НИОХ СО РАН - на Марковниковских чтениях

    С 18 по 23 января 2018 года в 120 км от Москвы в доме отдыха «Красновидово»  МГУ  им. М.В. Ломоносова состоялась Всероссийская конференция с международным участием «Марковниковские чтения: органическая химия от Марковникова до наших дней» (WSOC2017) и школа-конференция молодых ученых «Органическая химия: традиции и современность».
    970
  • 24/09/2018

    Журнал Mendeleev Communications опубликовал Focus Article сибирских учёных

    Журнал Mendeleev Communications опубликовал Focus Article сибирских учёных, посвященную новому научному направлению, созданному в ННЦ СО РАН и получившему международное признание. Авторы – сотрудники НИОХ, ИНХ и ИХКГ СО РАН, связанные также с ФЕН и ФФ НГУ.
    250