​Технический прогресс  продолжает набирать обороты. Совсем скоро в нашей реальности появятся  тонкие и лёгкие планшеты, сворачивающиеся в трубочку, как бумажный лист, а подзарядить их можно будет от собственной кепки или куртки, поверхность которых станет представлять собой одновременно и солнечную батарею.

Учёные из Института химической кинетики и горения им. В. В. Воеводского СО РАН занимаются разработкой и синтезом органических полупроводников на основе антратиофенов, перспективных для органической электроники.

Антратиофены — это полиароматические соединения, представляющие собой молекулы бензола, сцепленные с молекулами тиофена. Антратиофены в природе встречаются крайне редко, существует буквально несколько упоминаний в научных статьях о том, что их находили в составе некоторых растений. В основном это полностью синтетические продукты, и они представляют собой перспективные соединения для органической электроники — в частности их можно использовать как полупроводники.

«Мы привыкли, что вся органика — это диэлектрики. Возьмём обычный провод. Его основная медная или алюминиевая часть покрыта полимером — он служит изолятором. Однако современная химия позволяет синтезировать такие органические вещества, которые сами могут быть проводниками или полупроводниками», — рассказывает научный сотрудник ИХКГ СО РАН кандидат химических наук Денис Сергеевич Баранов.

Неорганические полупроводники отличаются от органических, как стеклянная бутылка от пластиковой. Стекло можно разбить, а пластик пластичный, мягкий, прочнее, легче, практичнее. К тому же его довольно просто получать из доступных материалов. «Представляете, что ваш телефон можно будет спокойно согнуть в трубочку? А теперь представьте его в 10 раз легче, ещё тоньше, энергосберегающим. Это всё может дать и уже даёт органическая электроника. Нам известны батарейки, диоды, транзисторы на органической основе. Я видел пример устройств, которые можно растянуть, как резину. Это технологии уже даже не ближайшего будущего, а настоящего», — продолжает учёный.

Есть ряд ограничений, которые не позволят полностью заместить неорганические полупроводники органическими. Во-первых, потому что различаются сами фундаментальные характеристики материалов (так иногда стекло всё-таки предпочтительнее пластика). Во-вторых, сейчас органические материалы имеют проблемы с устойчивостью — большинство из них легко деградируют, разрушаются. Эта проблема ещё не решена. Для агрессивных сред —  например, космоса — органическая электроника пока не подходит.

Антратиофены являются гетероаналогами пентацена — одного из наиболее известных органических полупроводников. Они имеют схожие с ним свойства, но при этом более устойчивы к деградации. При этом молекулу антратиофена можно модифицировать, то есть изменять нужным для тех или иных целей образом.

 

«Наша работа заключается в том, чтобы сделать новые вещества этого ряда, проверить их свойства и сравнить, как же структурные изменения эти свойства меняют. Станут ли антратиофены лучшими проводниками, будут ли ещё более устойчивыми, получится ли сделать их растворимыми? Последнее необходимо, чтобы органическую электронику можно было печатать на 3D принтере», — говорит Денис Баранов.

К синтезу антратиофенов лаборатория пришла отчасти случайно. «Раньше я занимался химией ацетиленовых производных антрахинона, — рассказывает Денис. — У нас был блок исследований, посвященных ряду реакций, позволяющих из этих веществ получать в том числе и антратиофены. Это было чисто фундаментальное исследование, мы изучали саму реакцию, потому что до нас таким образом антратиофены никто не получал. А потом мы увидели, что к этим продуктам имеется очень большой прикладной интерес. Через определённое время нам пришла мысль развивать свою химию в приложении к органической электронике. Теперь мы пытаемся использовать нашу реакцию в синтезе уже перспективных с этой точки зрения материалов.

Имея ввиду пока ещё гипотетическое производство, учёные стараются применять для получения антратиофенов весьма доступные материалы и исключить использование дорогостоящих реактивов. Исходные соединения, такие как антрахинон, производное антрацена, вообще можно получать из угля, в котором у России недостатка нет.

На сегодняшний день органическая электроника — отрасль молодая, сложная и требует квалифицированных специалистов (химиков, физиков, «органических» электронщиков) и очень много дорогостоящих приборов. В Новосибирске ею занимаются только лаборатория в ИХКГ СО РАН и группа под руководством  кандидата химических наук Евгения Алексеевича Мостовича в Новосибирском институте органической химии им. Н. Н. Ворожцова СО РАН, также создаётся коллектив в Новосибирском государственном университете. Несмотря на то, что направление поддерживается различными грантами, пока чувствуется нехватка специалистов и оборудования. Гораздо быстрее и эффективнее органическая электроника сейчас развивается за рубежом.  

«Перегнать сразу по всему фронту исследований нам уже не удастся, но в некоторых направлениях мы сильны, и их можно развивать, — говорит Денис Баранов. —  Эта химия сложная и специфическая, существует очень мало методов, позволяющих работать с такими соединениями. А мы научились это делать,  у нас получается, и мы хотим двигаться дальше и разработать блок подходов, который позволял бы нам получать похожие вещества с различными заместителями. Здесь  мы можем занять свою нишу».

Диана Хомякова

Источники

Органический прорыв
Наука в Сибири (sbras.info), 12/09/2017
Новосибирские ученые создают органические полупроводники - для электроники XXI века
РИА Сибирь (ria-sibir.ru), 13/09/2017
Новосибирские ученые создают органические полупроводники - для электроники XXI века
ИА МАНГАЗЕЯ (mngz.ru), 13/09/2017
Новосибирские ученые создают органические полупроводники - для электроники XXI века
Vestisibiri.ru, 13/09/2017
Органическая электроника
Академгородок (academcity.org), 13/09/2017
Ученые обнаружили уязвимость перспективных полупроводников в сфере наноэлектроники
Cokrat.ru, 13/09/2017
Ученые обнаружили уязвимость перспективных полупроводников в сфере наноэлектроники
Margust (gazeta-margust.ru), 13/09/2017
Ученые обнаружили уязвимость перспективных полупроводников в сфере наноэлектроники
Новости обо всем (newsae.ru), 13/09/2017
Ученые нашли уязвимость перспективных полупроводников в области наноэлектроники
1nnc.net, 13/09/2017
Ученые обнаружили уязвимость перспективных полупроводников в сфере наноэлектроники
События дня (inforu.news), 13/09/2017
Ученые обнаружили уязвимость перспективных полупроводников в сфере наноэлектроники
Новости@Rambler.ru, 13/09/2017
Ученые обнаружили уязвимость перспективных полупроводников в сфере наноэлектроники
ТАСС, 13/09/2017
Ученые обнаружили уязвимость перспективных полупроводников в сфере наноэлектроники
News.hi.ru, 13/09/2017
Ученые обнаружили уязвимость перспективных полупроводников в сфере наноэлектроники
Спутник Новости (news.sputnik.ru), 13/09/2017
Новосибирские ученые создают органические полупроводники - для электроники XXI века
Монависта (novosibirsk.monavista.ru), 14/09/2017
Учеными доказана уязвимость перспективных полупроводников
Агентство по инновациям и развитию (innoros.ru), 16/09/2017

Похожие новости

  • 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.
    973
  • 09/06/2016

    Надежда на прорыв: медики сотрудничают с институтами СО РАН

    Надежда на прорыв. Именно такими словами учёные Новосибирского НИИ туберкулёза Минздрава РФ охарактеризовали начало совместной работы с коллегами из институтов Сибирского отделения РАН - Институтом химической кинетики и горения, Институтом органической химии, Институтом теоретической и прикладной механики​.
    783
  • 05/12/2015

    Разработка ученых НИОХ и ИХКГ СО РАН позволит получить максимальный эффект при минимальной дозе лекарства

    ​Ученые Новосибирского института органической химии имени Ворожцова и Института химической кинетики и горения имени Воеводского разработали установку, позволяющую получить максимальный эффект от лекарства и минимизировать его дозу, сообщает издание СО РАН "Наука в Сибири​".
    1103
  • 02/09/2016

    Наночастицы: невидимые и влиятельные

    Прибор, сконструированный в Институте химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского СО РАН, помогает обнаружить наночастицы за несколько минут.— Есть работы российских, украинских, английских и американских исследователей, которые показывают, что в городах с высоким содержанием наночастиц отмечается повышенный уровень заболеваемости сердечными, онкологическими и легочными заболеваниями, — подчеркивает старший научный сотрудник ИХКГ СО РАН кандидат химических наук Сергей Николаевич Дубцов.
    1195
  • 29/03/2016

    В ИХКГ СО РАН создали аппарат, который даст характеристику клеткам крови

    ​Ученые Института химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского СО РАН создали самый точный в мире аппарат для анализа клеток крови, по результатам которого можно оценить, например, риск преждевременных родов.
    1416
  • 06/09/2016

    Наночастицы - невидимые и влиятельные

    ​Прибор, сконструированный в Институте химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского СО РАН, помогает обнаружить наночастицы за несколько минут. — Есть работы российских, украинских, английских и американских исследователей, которые показывают, что в городах с высоким содержанием наночастиц отмечается повышенный уровень заболеваемости сердечными, онкологическими и легочными заболеваниями, — подчеркивает старший научный сотрудник ИХКГ СО РАН кандидат химических наук Сергей Николаевич Дубцов.
    646
  • 20/05/2016

    Сибирский биофизик разработал компьютерную программу для оптических исследований межзвёздной пыли и клеток крови

    Биофизик Новосибирского государственного университета Максим Юркин занимается развитием метода дискретных диполей.  На его основе учёный разработал универсальную компьютерную программу ADDA, одним из приложений которой является моделирование светорассеяния биологическими клетками (в частности, клетками крови человека и бактериями).
    1147
  • 17/10/2016

    Новосибирские учёные исследуют искусственные наночастицы

    ​Группа специалистов из лаборатории радиоуглеродных методов анализа Новосибирского государственного университета и ряда институтов СО РАН провела исследование с помощью ускорительной масс-спектрометрии, результаты которого убедительно показали — искусственные наночастицы, которых в окружающей атмосфере становится всё больше, очень плохо выводятся из организмов млекопитающих.
    1055
  • 04/09/2016

    IV Молодёжная школа «Магнитный резонанс и магнитные явления в химической и биологической физике»

    ​С 4 по 8 сентября 2016 г. в новосибирском Академгородке пройдет IV Молодежная школа с международным участием "Магнитный резонанс и магнитные явления в химической и биологической физике".
    1275
  • 13/01/2016

    Татьяна Толстикова: "В СО РАН есть все предпосылки, чтобы решить проблему импортозамещения лекарств"

    ​Доктор биологических наук, профессор Татьяна Генриховна Толстикова возглавляет лабораторию Новосибирского института органической химии им. Н.Н. Ворожцова (НИОХ) СО РАН - уникальную для России структуру.
    1517