МОСКВА, 19 сентября. /ТАСС/. Исследователи из России разработали новый класс органических полупроводников на основе диазафлуорена, сложного ароматического соединения, которые обладают оптимальным уровнем стабильности и другими свойствами для их использования в качестве высокочувствительных сенсоров для обнаружения сероводорода и других опасных газов. Об этом сообщила пресс-служба Российского научного фонда (РНФ).
"На основе данного соединения были созданы органические полевые транзисторы. Они были успешно применены в качестве газовых сенсоров. Устройства продемонстрировали четкий и быстрый отклик на крайне низкие концентрации сероводорода в воздухе, составляющие порядка пяти сотен миллиардных долей, что объясняется способностью молекул полупроводника связываться с этим газом", - говорится в сообщении.
Новый полупроводниковый материал был разработан группой российских химиков под руководством заведующего лабораторией органической электроники Института органической химии СО РАН (Новосибирск) Максима Казанцева в рамках проекта, нацеленного на поиск стабильных органических полупроводников n-типа. Так физики называют один из подклассов полупроводников, в представителях которого основными носителями заряда являются электроны, а не "дырки", как в другом типе этих материалов, полупроводниках p-типа.
Оба типа полупроводников необходимы для производства транзисторов, однако использованию на практике полностью органических логических устройств пока мешает то, что фактически все органические полупроводники n-типа, пригодные для решения подобных задач, не способны работать на открытом воздухе, а не в инертной атмосфере. Российские ученые предположили, что этой проблемы лишены органические полупроводники из диазафлуорена, малоизученного ароматического углеводорода, в молекулах которого присутствует два атома азота.
Руководствуясь этой идеей, химики подготовили и изучили свойства множества производных диазафлуорена с различными добавлениями, которые улучшают его способность поглощать или высвобождать электроны. Эти опыты помогли ученым подобрать оптимальный материал - диазофлуорен с "хвостом" из дицианометилидена, который сохранял стабильность в воздушной среде и при этом обладал хорошо выраженными свойствами полупроводника n-типа и необычно активно взаимодействовал с сероводородом.
"Нам удалось создать молекулу, которая сочетает в себе три полезных свойства: низкий уровень граничных орбиталей для эффективного переноса электронов и стабильности, относительно низкий дипольный момент для минимизации ловушек заряда и химическую функциональность для сенсорного отклика на целевые газы. Производные диазафлуорена - перспективные кандидаты для практического применения в органической электронике", - подытожил Казанцев, чьи слова приводит пресс-служба РНФ.