الشاشات القابلة للطي، قرميد السقوف المنتج للكهرباء، الهواتف الذكية المزودة بشواحن طاقة الشمسية تكون مدمجة مع غطاء الجهاز من الخلف. تلك هي نماذج من أجهزة المستقبل التي ستصبح واقعاً بفضل جيلٍ جديد من أنصاف النواقل العضوية، تخفض من تكلفة صنع هذه الأجهزة “المرنة”.
فقد قام فريق من جامعة فيرمونت بإختراع طريقة جديدة مكنّتهم من تحقيق ما يشبه “طريق سريع للإلكترونات” ضمن مادة الفتالو سيانين phthalocyanine، وهي عبارة عن صباغ آزرق منخفض الثمن.
الطريقة الجديدة ستسمح للإلكترونات بالإنتقال بسرعات أكبر ومسافات أطول ضمن أنصاف النواقل العضوية، مقدمةً بديلاً فعّالاً عن الأجهزة الإلكترونية التقليدية التي يعتبر السيليكون أساسها.
وقد تم نشر الإختراع في مجلةّ Nature Communications يوم 14 سبتمبر الجاري،ومعظم أجهزة المستقبل المرنة ستعتمد على طبقات رقيقة (أفلام) من المواد العضوية تمتص ضو ء الشمس وتحوّله لتيار كهربائي باستخدام طريقة “الإثارة الإلكترونية” لكن مع بعض الفوارق عن الإثارة الإلكترونية التي نعرفها.
ولكن ما تزال القوانين والأفكار التي مكّنت الإلكترونات من الإنتقال بسرعة وسهولة عبر المركبات العضوية فيها بعض الغموض.
واستخدم الفريق طريقة تصوير ذكية على المستوى النووي لتصوير العيوب في حبيبات الفتالوسيانين والتي يمكنها أن تعيق انتقال الإلكترونات.
وتم تصنيع جهاز التصوير بالتعاون مع مؤسسة العلوم الوطنية حيث تم تصنيع مجهر يستخدم عدسات خاصّة مقطِّبة للضوء، إضافةً لإستخدامه اللمعان الضوئي لتحقيق معاينة دقيقة لبللورات الفتالوسيانين. وهي المرّة الآولى التي يتم فيها دمج هاتين الطريقتين في مجهر واحد، وكانت النتائج مذهلة.
طريقة التصوير الجديدة تلك مكنت الباحثين من دراسةٍ أعمق لتوضع الجزيئات ضمن البلورة ووجود الحواجز التي تعيق حركة الإلكترونات، فوجود هذه الحواجز يعيق عملية انتشار الإثارة.
ومن ثم قام الفريق بإجراء بعض التعديلات ضمن تلك الأفلام حيث يتم إزالة تلك الحواجز، عبر استخدام طريقة دقيقة جداً في تصنيعها تعتمد على أنابيب شعرية دقيقة جداً.
أيضاً يقدم البحث طريقة مفيدة لإكتشاف المزيد من المواد العضوية التي يمكن استخدامها، وخصوصاً من أجل تطوير الخلايا الشمسية.
تقريرٌ لقسم الطاقة الأمريكي صدر مؤخراً حدد المشكلة الرئيسية في تطوير تقنيات الطاقة الشمسية هي في “تحديد الآليات التي تنتقل بها الطاقة الممتصة (الإثارة) عبر مادة النظام قبل تحولها لشحنة ( تتحول بدورها لتيار كهربائي)”.
وما زال الموضوع ينتظر المزيد من البحث في كيفية انتقال الإثارة عبر أنصاف النواقل العضوية، من أجل تطوير تقنيات الطاقة الشمسية والخلايا الكهروضوئية، ويعتبر بحثنا هذا خطوةً هامة سيتبعها عدد من الخطوات لتحقيق مزيد من التقدم.
