Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     Siemens  n-tv 
Datenbankrecherche:

Fachgebiet (optional):

 

New method can speed development of organic semiconductors for flexible displays

18.08.2011
Organic semiconductors hold immense promise for use in thin film and flexible displays – picture an iPad you can roll up – but they haven't yet reached the speeds needed to drive high definition displays. Inorganic materials such as silicon are fast and durable, but don't bend, so the search for a fast, durable organic semiconductor continues.

Anzeige


A single crystal of the new organic semiconductor material shown in polarized light. It is approximately twice as fast as the parent organic material from which it was derived. The white scale bar at the bottom center of the photo represents 10 microns (10 millionths of a meter). Credit: Anatoliy Sokolov

Now a team led by researchers at Stanford and Harvard universities has developed a new organic semiconductor material that is among the speediest yet. The scientists also accelerated the development process by using a predictive approach that lopped many months – and could lop years – off the typical timeline.

For the most part, developing a new organic electronic material has been a time-intensive, somewhat hit-or-miss process, requiring researchers to synthesize large numbers of candidate materials and then test them.

The Stanford and Harvard-led group decided to try a computational predictive approach to substantially narrow the field of candidates before expending the time and energy to make any of them.

"Synthesizing some of these compounds can take years," said Anatoliy Sokolov, a postdoctoral researcher in chemical engineering at Stanford, who worked on synthesizing the material the team eventually settled on. "It is not a simple thing to do."

Sokolov works in the laboratory of Zhenan Bao, an associate professor of chemical engineering at Stanford. They are among the authors of a paper describing the work, published in the Aug. 16 issue of Nature Communications. Alán Aspuru-Guzik, an associate professor of chemistry and chemical biology at Harvard, led the research group there and directed the theory and computation efforts.

The researchers used a material known as DNTT, which had already been shown to be a good organic semiconductor, as their starting point, then considered various compounds possessing chemical and electrical properties that seemed likely to enhance the parent material's performance if they were attached.

They came up with seven promising candidates.

Semiconductors are all about moving an electrical charge from one place to another as fast as possible. How well a material performs that task is determined by how easy is it for a charge to hop onto the material and how easily that charge can move from one molecule to another within the material.

Using the expected chemical and structural properties of the modified materials, the Harvard team predicted that two of the seven candidates would most readily accept a charge. They calculated that one of those two was markedly faster in passing that charge from molecule to molecule, so that became their choice. From their analysis, they expected the new material to be about twice as fast as its parent.

Sokolov, the Stanford researcher, said it took about a year and a half to perfect the synthesis of the new compound and make enough of it to test. "Our final yield from what we produced was something like 3 percent usable material and then we still had to purify it."

When the team members tested the final product, their predictions were borne out. The modified material doubled the speed of the parent material. For comparison, the new material is more than 30 times faster than the amorphous silicon currently used for liquid crystal displays in products such as flat panel televisions and computer monitors.

"It would have taken several years to both synthesize and characterize all the seven candidate compounds. With this approach, we were able to focus on the most promising candidate with the best performance, as predicted by theory," Bao said. "This is a rare example of truly 'rational' design of new high performance materials."

The researchers hope their predictive approach can serve as a blueprint for other research groups working to find a better material for organic semiconductors.

And they're eager to apply their method to the development of new, high-efficiency material for organic solar cells.

"In the case of renewable energy, we have no time for synthesizing all the possible candidates, we need theory to complement synthetic approaches to accelerate materials discovery," said Aspuru-Guzik.

Louis Bergeron | Quelle: EurekAlert!
Weitere Informationen: www.stanford.edu

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Engineered materials: Custom-made magnets
24.05.2012 | The Agency for Science, Technology and Research (A*STAR)

nachricht Singapore-made anti-reflective plastics to be commercialised
24.05.2012 | The Agency for Science, Technology and Research (A*STAR)

Alle Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>


Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Im wahrsten Sinne „Spitzenforschung“: IPHT-Forscher untersuchen Eiweißfasern mit größter Genauigkeit


Krankheiten wie Parkinson, Alzheimer und bestimmte Krebsformen gehen auf eine fehlerhafte Faltung und Aggregation von Eiweißen im Körper zurück.

Wissenschaftlern des Instituts für Photonische Technologien (IPHT) in Jena ist es erstmals gelungen, Proteinstrukturen auf sub-molekularer Ebene nachzuweisen und spektroskopisch zu analysieren. Ein wichtiger Schritt zum Verständnis der Krankheitsursachen.

„Bis heute hat man nicht genau verstanden, was die fehlerhafte Faltung und Aggregation von Eiweißen, zum Beispiel im Zusammenhang mit Alzheimer, ...

Im Focus: Widerspenstiges Quasiteilchen erzeugt


Die Quantenphysik beschreibt physikalische Vorgänge in Festkörpern und anderen Vielteilchensystemen auch mit Hilfe von Quasiteilchen.

Innsbrucker Physikern um Rudolf Grimm ist es nun erstmals gelungen, ein neues Quasiteilchen - ein repulsives Polaron - in einem Quantengas experimentell zu erzeugen. Die Forscher berichten darüber in der Online-Ausgabe der Fachzeitschrift Nature.

Ultrakalte Quantengase sind ein ideales Experimentierfeld, um physikalische Phänomene in Festkörpern zu simulieren. Unter streng kontrollierten Bedingungen ...

Im Focus: Licht lässt Partikel wachsen - Forscher entdecken neuen Mechanismus in der Atmosphäre


Licht lässt die Partikel in der Atmosphäre wachsen. In einem Experiment hat ein internationales Forscherteam erstmals einen neuen Mechanismus nachweisen können, bei dem Partikel durch Licht größer werden und der damit Einfluss auf die Wolkenbildung und das Klima hat.

Photokatalytische Reaktionen können zu einer schnellen Bindung von nicht kondensierenden flüchtigen organischen Kohlenwasserstoffen (VOCs) auf der Oberfläche der Partikel führen. Unter solchen Bedingungen nehme die Größe und Masse der Partikel schnell zu, schreiben die Wissenschaftler im renommierten Fachblatt PNAS.

Die Ergebnisse des Laborexperimentes könnten Effekte erklären, die bisher schon bei Feldkampagnen ...

Im Focus: Abschreckung: Tabak signalisiert angreifenden Zikaden Verteidigungsbereitschaft


Ähnlich wie blutsaugende Insekten prüfen Pflanzenschädlinge ihren Wirt auf Abwehrsignale, bevor sie anfangen zu fressen

Pflanzen bilden wenige Minuten nach Angriff eines Fraßfeindes Jasmonsäure, ein Hormon, das die Verteidigung gegen Insekten in Gange setzt mit der Folge, dass giftige Stoffe wie Nikotin oder Verdauungshemmer in den Blättern akkumulieren.

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie, Jena, haben jetzt herausgefunden, dass Zwergzikaden die Verteidigungsbereitschaft von Tabakpflanzen aufspüren können. ...

Im Focus: Erbgutkopie reist im Protein-Koffer


Wissenschaftlern vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Bonn ist es erstmals gelungen, den Transport eines wichtigen Informationsträgers in biologischen Zellen praktisch unmodifiziert in Echtzeit zu filmen.

Die Studie zeigt, wie die so genannte Boten-RNA die Zellkernhülle überwindet und vom Zellkern in das Zytoplasma gelangt. Diese Arbeit ist nun in dem renommierten Journal „Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA“ (PNAS) publiziert.

Der Bauplan aller Lebewesen ist in ihrem Erbgut gespeichert. Dieses lagert bei höheren ...

Alle Focus-News des innovations-reports >>>

Anzeige

B2B Suche
Produkt / Dienstleistung
Firma / Organisation

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Aktuell

Energieversorger vor dem Umbruch

24.05.2012 | Studien Analysen

Stem-cell-growing surface enables bone repair

24.05.2012 | Biowissenschaften Chemie

Im wahrsten Sinne „Spitzenforschung“: IPHT-Forscher untersuchen Eiweißfasern mit größter Genauigkeit

24.05.2012 | Biowissenschaften Chemie

VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Veranstaltungen

NieKE Themenforum: Ökonomie - Tierschutz - Lebensmittelsicherheit

24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

Nachhaltigkeit in der Schifffahrt: Werte vs. Wertschöpfung

24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

Wissenschaft und Öffentlichkeit

24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

FindAndHelp