Speciální kombinace dvou mimořádných nanomateriálů vyvinutých španělskými vědci úspěšně vyústila v nový hybridní produkt schopný přeměnit světlo na elektřinu a naopak rychleji než konvenční materiály.
Nový materiál osvětlený ultrafialovým světlem © ICB-CSIC
Tým výzkumníků z Ústavu karbochemie španělské národní výzkumné rady CSIC (Consejo Superior de Investigaciones Científicas) učinil pozoruhodný krok vpřed ve vývoji účinných a udržitelných elektronických zařízení. Jimi vyvinutý nový materiál se skládá z jednorozměrného vodivého polymeru zvaného polythiofen, důmyslně integrovaného s dvourozměrným derivátem grafenu známým jako oxid grafenu. Jedinečné vlastnosti tohoto hybridního materiálu jsou neuvěřitelným příslibem pro zlepšení účinnosti optoelektronických zařízení, jako jsou mimo jiné obrazovky chytrých zařízení a solární panely.
Po rozsáhlém studiu oxidu grafenu — nanomateriálu odvozeného z grafenu, který má jedinečné vlastnosti (je dispergovatelný ve vodě a snadno se vyrábí) — tým předpokládal, že spojením těchto dvou materiálů by se překonala inherentní elektronická omezení polymeru.
Původním konceptem bylo upravit polythiofen a přeměnit ho na nanočástice, které by bylo možné snadno kombinovat s oxidem grafenu, navíc tak, aby s nimi bylo možné pracovat ve vodných disperzích, což je u tohoto typu polymerů podle výzkumníků extrémně náročné.
V rámci hloubkové analýzy pak výzkumný tým zjistil, že nové materiály umožňují neobvyklé jevy rychlého přenosu elektronů. Dokonce rychlé natolik, že je zpočátku nebyli schopni sledovat standardními technikami. Klíčem k potvrzení relevance jejich zjištění pak byla spolupráce s výzkumníky z univerzit v Murcii, Cartageně a Zaragoze.
Wolfgang Maser, hlavní výzkumník projektu, uvedl, že prostřednictvím syntézy polymer přijímá zvláštní strukturu jako nanočástice dispergovatelné ve vodě, což podporuje těsný kontakt s vrstvami oxidu grafenu. Ten zase vede k modifikacím elektrického chování v polymeru, což výrazně zvyšuje jeho elektrickou účinnost.
Podle účastníků projektu jde o převratný objev, který by mohl mít významné dopady na širokou škálu technologických aplikací, včetně výroby chytrých flexibilních obrazovek, přenosných elektronických zařízení nebo vysoce účinného elektronického papíru. Zařízení vyrobená z tohoto nového materiálu by vykazovala vynikající účinnost, sníženou hmotnost, zvýšenou flexibilitu a větší udržitelnost, to vše díky použití materiálů šetrných k životnímu prostředí s vynikajícími elektrickými vlastnostmi.
Syntéza nového hybridního materiálu tak představuje významný krok směrem k udržitelnosti, protože spoléhá na vodu jako rozpouštědlo a vyhýbá se použití toxických chemikálií obvykle používaných v současných metodologiích.
Kromě toho by tento průlom mohl také zvýšit účinnost organických solárních článků tím, že zachytí větší množství světla ze slunce účinnějším a cenově výhodnějším způsobem.
Navíc by použitá strategie syntézy mohla být rozšířena na další vodivé polymery, čímž by se podpořily důležité implikace v technologických aplikacích. Toto zjištění představuje důležitý úspěch v udržitelném návrhu nových architektur pro vysoce výkonná optoelektronická zařízení.