بررسی چگونگی تغییر هدایت الکتریکی نیمه‌هادی‌های آلی

مواد نیمه‌هادی آلی مزایایی بسیاری دارند: سنتز آنها در مقیاس انبوه با قیمت بسیار کم قابل انجام است، فرآیند تولید آنها ساده بوده و از نظر مکانیکی بسیار انعطاف‌پذیر هستند. اما استفاده از این ترکیبات در صنعت به ندرت انجام می‌شود دلیل این امر پایین بودن هدایت الکتریکی آنها است. اخیرا محققان آلمانی دانشگاه ورسبورگ نشان دادند که چرا در برخی شرایط هدایت الکتریکی این ترکیبات افزایش می‌یابد. نتایج این پژوهش در قالب مقاله‌ای تحت عنوان “Substrate-mediated band-dispersion of adsorbate molecular states” در نشریه Nature Communications به چاپ رسیده است. 

آخیم شول از محققان این پروژه می گوید اگر مولکول‌های آلی روی یک فلز نشست داده شوند، پیوند مستقیم میان این مولکول‌ها نسبتا ضعیف خواهد بود و هر مولکول با زیر لایه خود برهمکنش خواهد داد. ما یک لایه دو بعدی از این نیمه‌هادی‌ها را ایجاد کردیم به‌طوری که در آنها چیدمان مولکولی توسط زیرلایه مشخص می‌شود. زمانی که این لایه‌ها دچار چیدمان خاصی می‌شوند خواصی کاملا غیرمعمول پیدا می‌کنند. 

آخیم شول می‌افزاید ما دریافتیم که الکترون‌ها در مولکول‌های آلی با مولکول‌های مجاور تماس پیدا می‌کنند که این کار با کمک زیرلایه فلزی انجام می‌شود. به‌عبارت دیگر ابر الکترونی مولکول‌های همسایه ایجاد یک حالت اشتراک کرده که با این کار حاملین بار قادر خواهند بود که به‌سادگی حرکت کنند این موضوع موجب می‌شود هدایت الکتریکی مواد آلی افزایش یابد. نکته‌ای که باعث می‌شود این نتایج جالب توجه باشند این است که ارتباط میان مولکول‌ها به‌صورت غیرمستقیم و از طریق زیرلایه فلزی انجام می‌شود.

محققان این پروژه دریافتند که میزان ارتباط در این سیستم به‌شدت به جهت وابسته است به این معنا که در یک لایه دو بعدی، الکترون‌ها در یک جهت به سادگی عبور کرده اما در دیگر جهات این عبور به سختی انجام می‌شود. دلیل این پدیده به ساختار درونی این مولکول‌ها و چیدمان خاص آنها روی زیرلایه فلزی مربوط می‌شود. نمونه مورد استفاده در این پژوهش دیسک‌های فلزی به ابعاد یک ناخن بود.

به اعتقاد آخیم شول قدم بعدی در این پروژه بررسی برهمکنش‌های پیچیده میان زیرلایه‌های فلزی و مولکول‌های آلی می‌باشد. این گروه تحقیقاتی قصد دارد رفتار ترکیبی از مولکول‌های آلی را با زیرلایه‌های مختلف مورد بررسی قرار دهند.