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Como os freios que param os carros, existe um freio molecular que pode impedir que as correntes de semicondutores escorreguem, permitindo a criação de dispositivos mais inovadores. Recentemente, uma equipe de pesquisa conjunta liderada pelo professor Kilwon Cho e os candidatos a doutorado Seung Hyun Kim e Sein Chung do Departamento de Engenharia Química da POSTECH, e o professor Boseok Kang do Departamento de Nano Engenharia da Universidade Sungkyunkwan (SKKU) desenvolveram uma tecnologia para semicondutores de polímero orgânico de alto desempenho que exibem elasticidade e funcionalidade elétrica. Este estudo foi recentemente apresentado na contracapa interna da Materiais funcionais avançados.
Para que os semicondutores encontrem aplicações em diversos dispositivos flexíveis, como telas flexíveis e dispositivos médicos acopláveis à pele, é necessário usar materiais elásticos em vez de rígidos. No entanto, a força exercida durante o estiramento de semicondutores pode ser até dez vezes maior do que durante a flexão simples, levando à quebra das camadas semicondutoras e a uma queda em seu desempenho elétrico. Os pesquisadores têm explorado diligentemente métodos para preservar o desempenho do semicondutor mesmo sob deformação, mas uma solução definitiva para esse desafio permanece indefinida.
A equipe de pesquisa criou com sucesso um fotorreticulador molecular flexível1 apresentando grupos reativos à azida em ambas as extremidades. Quando exposto à luz ultravioleta, este fotorreticulador forma uma estrutura de rede com o polímero semicondutor, atuando como um freio que evita o deslizamento mesmo em condições de estiramento. Em contraste com os materiais semicondutores convencionais, onde as cadeias poliméricas se entrelaçam e escorregam e fraturam irreversivelmente quando esticadas, a presença desse “freio” permite que as cadeias poliméricas mantenham sua elasticidade e desempenho sem escorregar.
Usando essa abordagem, a equipe de pesquisa preservou com sucesso até 96% do desempenho elétrico do semicondutor de polímero, mesmo quando ele foi ampliado para 80%. Além disso, o semicondutor exibiu elasticidade e durabilidade significativamente melhoradas em comparação com os semicondutores convencionais, demonstrando claramente a eficácia da tecnologia desenvolvida.
O professor Kilwon Cho explicou: “Ao incorporar fotorreticuladores de azida nos filmes, preservamos com sucesso as excelentes propriedades elétricas dos semicondutores de polímeros para transistores de filme fino orgânicos, mesmo sob deformação mecânica significativa. Essa abordagem simples aumenta significativamente a elasticidade e a padronização UV de orgânicos polímeros semicondutores, tornando-os altamente valiosos para indústrias que exigem produção em grandes áreas e fotolitografia para o desenvolvimento de eletrônicos flexíveis de próxima geração.”
Este estudo foi realizado com o apoio do Programa de Pesquisador em Meio de Carreira da Fundação Nacional de Pesquisa da Coreia e da Rede de Reforço Estratégico da Cooperação Internacional do Ministério da Ciência e TIC da Coreia.
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