ÌÇĐÄÍűÒł°æ

Hem

Miljövänligare metod för att skapa organiska halvledare

22 januari 2024

Anders Törneholm

Forskare vid Linköpings universitet har utvecklat ett nytt miljövänligare sätt att skapa ledande bläck för användning i organisk elektronik som solceller, konstgjorda nervceller och mjuka sensorer. Fynden, som är publicerade i Nature Communications, banar väg för framtidens hållbara teknologi.

Person i labbrock och handskar hÀller en blÄ vÀtska pÄ en glasyta. Fotograf: Thor Balkhed
Tiefeng Liu, postdoktor vid Laboratoriet för organisk elektronik, är en av forskarna bakom det nya ledande bläcket som kan ha stor potential för framtida hållbara tillämpningar. 

Organisk elektronik Àr pÄ stark frammarsch som ett komplement, och i vissa fall ersÀttare, till traditionell kiselbaserad elektronik. Tack vare enkel tillverkning, hög flexibilitet och lÄg vikt kombinerat med de elektriska egenskaperna vanligtvis förknippade med traditionella halvledare, finns tillÀmpningar inom bland annat digitala skÀrmar, energilagring, solceller, sensorer och implantat.MörkblÄ vÀtska (ledande blÀck) i bÀgare.LiU-forskare har utvecklat en ny hÄllbar metod för att skapa konjugerade polymerer i ett ledande blÀck med vatten som lösningsmedel. Foto Thor Balkhed

Att elektronik Ă€r organisk innebĂ€r att den Ă€r uppbyggd av halvledande plaster – sĂ„ kallade konjugerade polymerer. Men för att tillverka konjugerade polymerer krĂ€vs ofta miljöfarliga, giftiga och lĂ€ttantĂ€ndliga lösningsmedel. Det Ă€r ett stort hinder för en bred kommersiell och hĂ„llbar anvĂ€ndning av organisk elektronik.

Hög ledningsförmÄga

Nu har forskare vid Linköpings universitet utvecklat en ny hÄllbar metod för att skapa dessa polymerer i ett ledande blÀck med vatten som lösningsmedel. Förutom att metoden Àr mer hÄllbar Àr ocksÄ ledningsförmÄgan hos det nya blÀcket vÀldigt hög.Simone Fabiano.Simone Fabiano, bitrÀdande professor vid Laboratoriet för organisk elektronik. Foto Thor Balkhed

– VĂ„r forskning introducerar ett nytt sĂ€tt att skapa konjugerade polymerer med hjĂ€lp av miljövĂ€nliga lösningsmedel som vatten. Med metoden, som kallas ground-state electron transfer, kommer vi inte bara runt problematiken med anvĂ€ndandet av farliga kemikalier, vi kan ocksĂ„ uppvisa förbĂ€ttringar i materialets egenskaper, sĂ€ger Simone Fabiano, bitrĂ€dande professor vid Laboratoriet för organisk elektronik.

HĂ„llbar elektronik

NÀr forskarna testade det nya ledande blÀcket som transportlager i en organisk solcell kunde de se att bÄde stabilitet och effektivitet blev högre Àn med traditionella material. De har ocksÄ testat blÀcket för att skapa elektrokemiska transistorer, och konstgjorda nervceller som uppvisade egenskaper som liknar biologiska nervceller.

TvĂ„ personer i labbrockar i ett lab.Johanna Heimonen, doktorand och Tiefeng Liu, postdoktor Ă€r första författare till den vetenskapliga artikeln publicerad i Nature Communications. Foto Thor Balkhed – Jag tror att vĂ„ra resultat kan förĂ€ndra forskningsfĂ€ltet organisk elektronik i grunden. Genom att tillverka organiska halvledare frĂ„n gröna och hĂ„llbara lösningsmedel som vatten kan vi massproducera elektronik med minimal pĂ„verkan pĂ„ miljön, sĂ€ger Simone Fabiano.

Forskningen finansierades av Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse, Wallenberg Initiative Materials Science for Sustainability (WISE), Wallenberg Wood Science Centre, VetenskapsrÄdet, Vinnova, Europeiska kommissionen samt via den svenska regeringens strategiska satsning pÄ nya funktionella material, AFM, vid Linköpings universitet. Simone Fabiano Àr ocksÄ Wallenberg Academy Fellow.

Artikeln: ; Tiefeng Liu, Johanna Heimonen, Qilun Zhang, Chi-Yuan Yang, Jun-Da Huang, Han-Yan Wu, Marc-Antoine Stoeckel, Tom van der Pol, Yuxuan Li, Sang Young Jeong, Adam Marks, Xin-Yi Wang, Yuttapoom Puttisong, Asaminew Y. Shimolo, Xianjie Liu, Silan Zhang, Qifan Li, Matteo Massetti, Weimin M. Chen, Han Young Woo, Jian Pei, Iain McCulloch, Feng Gao, Mats Fahlman, Renee Kroon, Simone Fabiano; Nature Communications 2023, publicerad online 20 december 2023; DOI: 10.1038/s41467-023-44153-7

Person hÄller en glasskiva med blÄ flÀckar framför ansiktet.NÀr forskarna testade det nya ledande blÀcket som transportlager i en organisk solcell kunde de se att bÄde stabilitet och effektivitet blev högre Àn med traditionella material. Foto Thor Balkhed

Kontakt

Fotografi av Simone Fabiano

Simone Fabiano

Professor, Enhetschef

Relaterad forskning

Man i heltÀckande labbklÀder hÄller upp en transparent skiva framför ansiktet.

Konstgjorda nervceller nästan som biologiska

Forskare vid LiU har skapat en artificiell organisk neuron som nära efterliknar biologiska nervcellers egenskaper. Denna artificiella neuron kan stimulera naturliga nerver, vilket gör den till en lovande teknologi för olika medicinska behandlingar.
BlÀck som sprejas mot kameran.

Nytt ledande bläck öppnar för nästa generations tryckta elektronik

Forskare vid Linköpings universitet har utvecklat ett stabilt polymert bläck med hög ledningsförmåga. Framsteget banar väg för nyskapande och mer energieffektiv tryckt elektronik. Resultaten publiceras nu i Nature Communications.
NÀrbild pÄ tvÄ pipetter, den ena droppar blÄtt blÀck och den andra rött. BlÀcket bildar en tvÄfÀrgad pöl.

Här är framtidens bläck för tryckt elektronik

Genom att blanda två polymerer med olika egenskaper har en grupp forskare, under ledning av Simone Fabiano, forskningsledare vid Laboratoriet för organisk elektronik, fått fram ett organiskt material med superb ledningsförmåga, utan att det är dopat.

Forskningsmiljö

Elektronisk röd ros.

Laboratoriet för Organisk Elektronik

Världsledande spetskompetens inom organiska och hybrida material – från design till energi-, elektronik- och bioelektroniklösningar. Med hållbarhetsfokus och en pipeline från forskning till kommersialisering skapas innovation med stor samhällsnytta.

Materialforskning

NÀrbild pÄ elektronisk komponent som hÄlls med pincett, del av mans ansikte i bakgrunden

Avancerade funktionella material - AFM

Avancerade funktionella material, AFM, är en  interdisciplinär forskningsmiljö som bedriver forskning inom avancerade funktionella material. Initiativet baseras på en satsning från regeringen med strategiska forskningsområden som grund.
Bild pÄ experimentell uppstÀllning.

Wallenberg Initiative Materials Science for Sustainability – WISE

En hållbar framtid genom materialvetenskap. Via samarbeten med industri och samhälle ska WISE främja och initiera omställningen mot ett hållbart samhälle och samtidigt flytta fram den vetenskapliga gränsen inom materialvetenskap.

Senaste nytt från LiU

kvinna sitter i solsken pÄ campus.

Jeanne Cilliers är LiU:s professor i ekonomisk historia

"Nästan allt vi upplever i dag har historiska paralleller. Med kunskap slipper vi börja om från noll". Det säger Jeanne Cilliers, ny professor i ekonomisk historia vid Linköpings universitet. Nu bygger hon sitt forskningsområde här.
En man med glasögon tittar pÄ sig sjÀlv i spegeln.

Digital tvilling kan på sikt avslöja alkoholkonsumtion vid brott

Med hjälp av en så kallad digital tvilling går det att förutse med högre precision än idag hur mycket alkohol en person har druckit och när i tiden. Bakom studien står LiU-forskare och Rättsmedicinalverket.
Kvinna vid skrivbord med böcker.

Nya bränslen kan påverka hela aktörskedjan inom transporter

Människor, relationer och organisationskultur kan vara avgörande när nya biobränslen införs på marknaden. Att börja köra på biogas påverkar inte bara teknik, utan hela nätverk av aktörer.

Taggar