Od visokonaponskih žica koje prenose električnu energiju na velike udaljenosti, do volframovih filamenta u našim sijalicama sa žarnom niti, možda smo se navikli da mislimo da su električni provodnici uvek napravljeni od metala. Ali decenijama naučnici rade na naprednim materijalima zasnovanim na oligomernim lancima na bazi ugljenika koji takođe mogu da provode električnu energiju. Ovo uključuje organske uređaje koji emituju svetlost koji se nalaze u nekim modernim pametnim telefonima i računarima.
U kvantnoj mehanici, elektroni nisu samo tačkaste čestice sa određenim pozicijama, već mogu postati ‘delokalizovane’ u regionu. Za molekul sa dugim delom naizmeničnih jednostrukih i dvostrukih veza se kaže da ima pi-konjugaciju, a provodni polimeri funkcionišu tako što dozvoljavaju delokalizovanim elektronima da skaču između pi-konjugovanih regiona – nešto kao žaba koja skakuće između obližnjih lokvi.
Međutim, efikasnost ovog procesa je ograničena razlikama u nivoima energije susednih regiona. Proizvodnja oligomera i polimera sa ujednačenijim nivoima energije može dovesti do veće električne provodljivosti, što je neophodno za razvoj nove praktične organske elektronike, ili čak žica sa jednim molekulom.
Sada, u studiji objavljenoj u The Journal of the American Chemical Society, istraživači sa SANKEN-a (Institut za naučna i industrijska istraživanja), na Univerzitetu u Osaki, stvorili su nekoliko nanometarskih molekularnih žica sa periodičnim uvijanjem.
U poređenju sa prethodnim pokušajima koji su koristili jedan dugačak lanac koji je mogao da se rotira nasumično, ovi oligomeri su se sastojali od krutih spojenih regiona razdvojenih ravnomerno raspoređenim zavojima. Istraživači su pokazali da su njihovi uzorci pokazali veću provodljivost u poređenju sa onim pronađenim u nefuzionisanim oligotiofenima.
„Pažljivom kontrolom veličine ovih pi-konjugovanih regiona, postignuta je visoka provodljivost jednog molekula u ovim oligomerima korišćenjem krutih molekularnih struktura“, kaže Rio Asakava, vodeći autor studije.
Istraživači se nadaju da se ova metoda može primeniti za proizvodnju novih organskih elektronskih uređaja, koji se mogu napraviti jeftinije kao tanki hemijski filmovi naneti na fleksibilne podloge, u poređenju sa konvencionalnim metodama zasnovanim na silicijumu, koje često zahtevaju posebne čiste prostorije za proizvodnju pomoću litografije.
„Očekujemo da će ovo istraživanje dovesti do bolje elektronike sa jednim molekulom i organskih tankoslojnih uređaja“, kaže stariji autor Iutaka Ie. Pojedinačne molekularne žice mogu se čak koristiti kao biokompatibilni senzori unutar živih ćelija.
