ஒரு விதி-பிரேக்கிங், மின்சாரம் கடத்தக்கூடிய வண்ணமயமான சிலிகான்

புதிதாகக் கண்டுபிடிக்கப்பட்ட சிலிகான் மாறுபாடு ஒரு செமிகண்டக்டர் ஆகும், மிச்சிகன் பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சியாளர்கள்{0}}பொருள் வகுப்பு பிரத்தியேகமாக இன்சுலேடிங் ஆகும் என்ற உயர்மட்ட அனுமானங்களைக் கண்டறிந்துள்ளனர்.

"புதிய வகையான பிளாட் பேனல் காட்சிகள், நெகிழ்வான ஒளிமின்னழுத்தங்கள், அணியக்கூடிய சென்சார்கள் அல்லது வெவ்வேறு வடிவங்கள் அல்லது படங்களைக் காட்டக்கூடிய ஆடைகளுக்கான வாய்ப்பைத் திறக்கிறது" என்று U-M மெட்டீரியல் சயின்ஸ் மற்றும் இன்ஜினியரிங் மற்றும் மேக்ரோமாலிகுலர் சயின்ஸ் மற்றும் இன்ஜினியரிங் பேராசிரியர் ரிச்சர்ட் லைன் கூறினார்.

சிலிகான் எண்ணெய்கள் மற்றும் ரப்பர்கள்-பாலிசிலோக்சேன்கள் மற்றும் சில்செஸ்கியோக்சேன்கள்- பாரம்பரியமாக இன்சுலேடிங் பொருட்கள், அதாவது அவை மின்சாரம் அல்லது வெப்ப ஓட்டத்தை எதிர்க்கும். அவற்றின் நீர்-எதிர்ப்பு பண்புகள் உயிரி மருத்துவ சாதனங்கள், சீலண்டுகள், மின்னணு பூச்சுகள் மற்றும் பலவற்றில் அவற்றைப் பயனுள்ளதாக்குகின்றன.

இதற்கிடையில், வழக்கமான குறைக்கடத்திகள் பொதுவாக திடமானவை. செமிகண்டக்டிங் சிலிகான் விவரிக்கப்பட்ட நெகிழ்வான எலக்ட்ரானிக்ஸ் லைன் மற்றும் பல்வேறு வண்ணங்களில் வரும் சிலிகானை செயல்படுத்தும் ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது.

மூலக்கூறு அளவில், சிலிக்கானுடன் இணைக்கப்பட்ட கரிம (கார்பன்-அடிப்படையிலான) குழுக்களுடன் சிலிக்கான் மற்றும் ஆக்ஸிஜன் அணுக்கள் (Si-O-Si) ஆகியவற்றின் முதுகெலும்பால் சிலிகான்கள் உருவாக்கப்படுகின்றன. பாலிமர் சங்கிலிகளின் பல்வேறு 3D வடிவங்கள், அவை ஒன்றோடொன்று இணைக்கப்படும்போது எழுகின்றன, இது குறுக்கு இணைப்பு என அழைக்கப்படுகிறது, இது வலிமை அல்லது கரைதிறன் போன்ற பொருளின் இயற்பியல் பண்புகளை மாற்றுகிறது.

சிலிகானில் உள்ள பல்வேறு குறுக்கு{0}}இணைப்பு கட்டமைப்புகளைப் படிக்கும் போது, ​​ஆராய்ச்சிக் குழு, ஒரு கோபாலிமரில் மின் கடத்துத்திறன் சாத்தியம் பற்றி தடுமாறியது, இது இரண்டு வெவ்வேறு வகையான மீண்டும் மீண்டும் வரும் அலகுகள்-கூண்டு{2}}கட்டமைக்கப்பட்ட மற்றும் நேர்கோட்டு சிலிகான்களைக் கொண்ட பாலிமர் சங்கிலி ஆகும்.

எலக்ட்ரான்கள் Si{0}}O-Si பிணைப்புகளில் ஒன்றுடன் ஒன்று சுற்றுவட்டப்பாதைகளை நகர்த்துவதன் மூலம் கடத்துத்திறன் சாத்தியமாகும். குறைக்கடத்திகளுக்கு இரண்டு முக்கிய நிலைகள் உள்ளன: மின்சாரத்தை கடத்தாத தரை நிலை மற்றும் கடத்தும் நிலை. கடத்தும் நிலை, உற்சாகமான நிலை என்றும் அழைக்கப்படுகிறது, சில எலக்ட்ரான்கள் அடுத்த எலக்ட்ரான் சுற்றுப்பாதைக்கு தாவும்போது ஏற்படுகிறது, இது ஒரு உலோகம் போன்ற பொருள் முழுவதும் இணைக்கப்பட்டுள்ளது.

பொதுவாக, Si{0}}O-Si பிணைப்பு கோணங்கள் அந்த இணைப்பை அனுமதிக்காது. 110 டிகிரியில், அவை 180 டிகிரி நேர்கோட்டில் இருந்து வெகு தொலைவில் உள்ளன. ஆனால் குழு கண்டுபிடித்த சிலிகான் கோபாலிமரில், இந்தப் பிணைப்புகள் தரை நிலையில் 140 டிகிரியில் தொடங்குகின்றன. மின்சார கட்டணம் பாய ஒரு நெடுஞ்சாலையை உருவாக்க இது போதுமானதாக இருந்தது.

"இந்த கோபாலிமர்களில் Si{0}}O-Si பிணைப்புகள் உட்பட பல பிணைப்புகள் முழுவதும் எலக்ட்ரான்களுக்கு இடையே எதிர்பாராத ஊடாடலை இது அனுமதிக்கிறது," என்று லைன் கூறினார். "சங்கிலியின் நீளம் நீண்டது, எலக்ட்ரான்கள் நீண்ட தூரம் பயணிப்பது எளிதாகும், ஒளியை உறிஞ்சுவதற்குத் தேவையான ஆற்றலைக் குறைக்கிறது மற்றும் குறைந்த ஆற்றல்களில் அதை வெளியிடுகிறது."

சிலிகான் கோபாலிமர்களின் குறைக்கடத்தி பண்புகள் அதன் நிறமாலையை செயல்படுத்துகின்றன. எலக்ட்ரான்கள் ஃபோட்டான்கள் அல்லது ஒளியின் துகள்களை உறிஞ்சி வெளியிடுவதன் மூலம் தரை மற்றும் உற்சாகமான நிலைகளுக்கு இடையில் குதிக்கின்றன. ஒளி உமிழ்வு கோபாலிமர் சங்கிலியின் நீளத்தைப் பொறுத்தது, இது லைனின் குழுவால் கட்டுப்படுத்த முடியும். நீண்ட சங்கிலி நீளம் என்பது சிறிய தாவல்கள் மற்றும் குறைந்த ஆற்றல் ஃபோட்டான்களைக் குறிக்கிறது, சிலிகான் சிவப்பு நிறத்தை அளிக்கிறது. குறுகிய சங்கிலிகளுக்கு எலக்ட்ரான்களில் இருந்து பெரிய தாவல்கள் தேவைப்படுகின்றன, எனவே அவை ஸ்பெக்ட்ரமின் நீல முனையை நோக்கி அதிக ஆற்றல் ஒளியை வெளியிடுகின்றன.

சங்கிலி நீளம் மற்றும் ஒளி உறிஞ்சுதல் மற்றும் உமிழ்வு ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான தொடர்பை நிரூபிக்க, ஆராய்ச்சியாளர்கள் வெவ்வேறு சங்கிலி நீளம் கொண்ட கோபாலிமர்களைப் பிரித்து, அவற்றை சோதனைக் குழாய்களில் நீளத்திலிருந்து குறுகியதாக ஏற்பாடு செய்தனர். குழாய்களில் புற ஊதா ஒளியைப் பிரகாசிப்பது முழு வானவில்லை உருவாக்குகிறது, ஒவ்வொன்றும் வெவ்வேறு ஆற்றல்களில் ஒளியை உறிஞ்சி வெளியிடுகிறது.

கோபாலிமர் சங்கிலி நீளத்தை அடிப்படையாகக் கொண்ட வண்ணமயமான வரிசை குறிப்பாக தனித்துவமானது, ஏனெனில் இது வரை, சிலிகான்கள் வெளிப்படையானவை அல்லது வெள்ளை நிறமாக மட்டுமே அறியப்படுகின்றன, ஏனெனில் அவற்றின் இன்சுலேடிங் பண்புகள் அதிக ஒளியை உறிஞ்ச முடியாது.

"எலக்ட்ரிக்கல் மந்தம் என்று எல்லோரும் நினைக்கும் ஒரு பொருளை நாங்கள் எடுத்து அதற்கு புதிய வாழ்க்கையை-அடுத்த தலைமுறை மென்மையான, நெகிழ்வான எலக்ட்ரானிக்ஸ்க்கு சக்தியூட்டக் கூடிய ஒன்றைத் தருகிறோம்" என மெட்டீரியல் சயின்ஸ் மற்றும் இன்ஜினியரிங் துறையில் U-M முனைவர் பட்டம் பெற்றவரும், ஆய்வின் முதன்மை ஆசிரியருமான Zijing (Jackie) Zhang கூறினார்.