Напівпровідники – це матеріали, які, на відміну від провідників та ізоляторів не виявляють постійних електричних властивостей. У певних умовах вони поводять себе як провідники, а в інших – як ізолятори. Попри те, що вже у 60-ті роки людство вивчило ці матеріали настільки добре, що почало використовувати їх у промисловості, усі ці речовини являли собою сполуки неорганічних речовин. Однак у 1977 році було здійснено досить складний експеримент, у якому поліацетілен, оброблений парами йоду, демонстрував деякі ознаки напівпровідника.
А ще кількома роками пізніше було отримано достатньо нестійкі результати щодо деяких органічних кислот, що вони теж можуть виступати напівпровідниками. До початку 21 століття було отримано чимало таких одиничних результатів. І крім того, що всі вони обов’язково містили рідкий компонент, що робило їх непридатними для промислового використання, було ясно, що механізм їхньої дії сильно відмінний від того, що був відомий для неорганічних сполук.
Нарешті, у 2014 році вийшло дослідження складної сполуки – тетрафлюоро-тетрасіанокінодиметану, яка в результаті змочування звичайною водою перетворювалася на органічний напівпровідник. Було доведено, що механізм виникнення напівпровідності у подібних сполуках пов’язаний із так званими льюїсівськими кислотами. До цього типу речовин відносяться ті, молекули яких здатні прийняти від іншої речовини-донора електронну пару. Виходило так, що вся загадка рідкого середовища пояснювалося лише необхідністю десь узяти цю електронну пару.
Новий етап
Але п’ять років тому вищенаведене дослідження тільки почало шлях для отримання придатного для використання в промисловості органічного напівпровідника. Бо отримати органічний напівпровідник без хоча б краплі води ніхто не міг. Вода легко випаровується і напівпровідник миттєво втрачає свої властивості. Аж ось у 2019 році з’явилася публікація, у якій велика команда науковців представила нове цікаве рішення.
Вони змогли замінити воду пентафлуорфенілбораном і за його допомогою на основі речовин, які вже використовувалися у якості основи для органічних напівпровідників, отримати сполуки, властивості яких було легко контролювати. За заявою вчених були отримані напівпровідники, механізм дії яких подібний до льюїсівських кислот, але які можна використовувати у промисловості.
Це відкриття є дуже важливим, оскільки вся сучасна електроніка базується саме на використанні напівпровідників. І на їх отримання часто йдуть метали, які не так вже й легко знайти в природі. І тому можливість їх заміни органічними аналогами дозволить нам почуватися вільніше у плані використання природних ресурсів.
Крім того, вже зараз стоїть питання щодо можливості під’єднання електроніки до організму людини. Традиційні елементи, які використовуються у комп’ютерах, контакту з живими тканинами дуже не люблять. Можливо, з органічними – вийде краще.
Nature Materials (2019), doi 10.1038/s41563-019-0479-0.
Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.