20/02/2018
Door Ad Spijkers
Het is een team onderzoekers van het Max-Planck-Institut für Polymerforschung gelukt een geïntegreerde schakeling (IC) uit een monomoleculaire laag halfgeleiderpolymeer te maken. Dit gebeurde in een zogeheten Bottom Up benadering door een zichzelf ordenende opbouw.
In dit opbouwproces organiseren de halfgeleiderpolymeren zich als geordende monomuoleculaire laag in een transistor. Het fundamentele concept van de zichzelf ordenende elektronica is al bekend sinds 1976. Al enkele decennia was het de uitdaging een zichzelf ordenende monolaag van een halfgeleiderpolymeer in een transistor te vormen.
Het idee is, dat alle componenten van een transistor zich in een hiërarchische ordening samenvoegen en ordenen. De monolaag is in hoge mate georganiseerd en kann elektrische ladingdragers goed geleiden. Het onderzoeksteam gebruikte hiervoor de oplossing van een polymeer. Door het gecontroleerd onderdompelen van het transistor-substraat in de oplossing konden de onderzoekers een vollige polymeer monolaag laten ontstaan.
Wetenschappelijke doorbraak
Om deze wetenschappelijke doorbraak te realiseren, hebben de onderzoekers het halfgeleiderpolymeer opgelost in een organisch oplosmiddel, dat het polymeer echter niet volledig mag oplossen. Op deze manier konden de wetenschappers de eerste zichzelf ordenende polymer field effect transistor (PoM-FET) maken. Maar één PoM-FET maakt nog geen functionele geïntegreerde schakeling. Daarom heeft het onderzoeksteam honderden POM-FET's samengevoegd en deze tegelijkertijd gebruikt om een 15 bit codegenerator te genereren. Deze generator is een geïntegreerde schakeling, die een spanning omzet in een digitale code. Dit wetenschappelijk resultaat is een mijlpaal voor toepassingen in de flexibele elektronica en snel reagerende sensoren.
Het wetenschappelijk werk is een samenwerkingsverband van meerdere internationale onderzoeksgroepen. De halfgeleiderpolymeren werden synthetisch geproduceerd aan de Hong Kong University of Science and Technology. De polymeermonolagen werden geanalyseerd aan de North Carolina State University en de Technische Universiteit in Lodz (Polen). De PoM-FETs en de geïntegreerde schakelingen werden aan het Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz gemaakt.
Dit instituut behoort tot de vooraanstaande onderzoekscentra op het gebied van polymeeronderzoek. Door de focus op zachte materie en macromoleculaire materialen verricht het wereldwijd uniek onderzoek. Het is de taak van het instituut om nieuwe polymeren te produceren en karakteriseren. Tot het onderzoeksterrein behoort ook het onderzoek naar hun fysische en chemische eigenschappen.