Merevolusi Elektronika: Semikonduktor Organik Doped Udara Diluncurkan
Metode baru ini melibatkan pencelupan plastik konduktif ke dalam larutan garam khusus – fotokatalis – dan kemudian menyinarinya dengan cahaya dalam waktu singkat sehingga menghasilkan plastik konduktif yang didoping p di mana satu-satunya zat yang dikonsumsi adalah oksigen di udara. Kredit: Thor Balkhed
Metode doping baru menggunakan udara dan cahaya untuk meningkatkan konduktivitas semikonduktor organik, menjanjikan skalabilitas yang lebih besar dan kelestarian lingkungan dalam produksi perangkat elektronik.
Semikonduktor adalah dasar dari semua elektronik fashionable. Kini, para peneliti di Universitas Linköping, Swedia, telah mengembangkan metode baru yang bersifat organik semikonduktor dapat menjadi lebih konduktif dengan bantuan udara sebagai dopan. Studi tersebut dipublikasikan pada 15 Mei di jurnal Alammerupakan langkah signifikan menuju semikonduktor organik yang murah dan berkelanjutan di masa depan.
“Kami percaya metode ini dapat secara signifikan mempengaruhi cara kita melakukan doping pada semikonduktor organik. Semua komponen terjangkau, mudah diakses, dan berpotensi ramah lingkungan, yang merupakan prasyarat bagi elektronik berkelanjutan di masa depan,” kata Simone Fabiano, profesor di Linköping College.
Semikonduktor berbahan dasar plastik konduktif dan bukan silikon memiliki banyak aplikasi potensial. Semikonduktor organik dapat digunakan antara lain pada tampilan digital, sel surya, LED, sensor, implan, dan penyimpanan energi.
Peneliti Chi-Yuan Yang, Simone Fabiano dan Qingqing Wang di Laboratorium Elektronik Organik di Universitas Linköping. Kredit: Thor Balkhed
Untuk meningkatkan konduktivitas dan memodifikasi sifat semikonduktor, biasanya digunakan apa yang disebut dopan. Aditif ini memfasilitasi pergerakan muatan listrik dalam bahan semikonduktor dan dapat disesuaikan untuk menginduksi muatan positif (p-doping) atau negatif (n-doping). Dopan yang paling umum digunakan saat ini sering kali sangat reaktif (tidak stabil), mahal, sulit diproduksi, atau ketiganya.
Kini, para peneliti di Universitas Linköping telah mengembangkan metode doping yang dapat dilakukan pada suhu kamar, di mana dopan yang tidak efisien seperti oksigen adalah dopan utama, dan cahaya mengaktifkan proses doping.
Inovasi dalam Metode Doping
“Pendekatan kami terinspirasi oleh alam, karena memiliki banyak kesamaan dengan alam fotosintesis, Misalnya. Dalam metode kami, cahaya mengaktifkan fotokatalis, yang kemudian memfasilitasi switch elektron dari dopan yang biasanya tidak efisien ke bahan semikonduktor organik,” kata Simone Fabiano.
Metode baru ini melibatkan pencelupan plastik konduktif ke dalam larutan garam khusus – fotokatalis – dan kemudian menyinarinya dengan cahaya dalam waktu singkat. Durasi iluminasi menentukan sejauh mana materials didoping. Setelah itu, larutan diperoleh kembali untuk digunakan di masa mendatang, meninggalkan plastik konduktif yang didoping p yang mana satu-satunya zat yang dikonsumsi adalah oksigen di udara.
Simone Fabiano, profesor senior di Universitas Linköping. Kredit: Thor Balkhed
Hal ini dimungkinkan karena fotokatalis bertindak sebagai “antar-jemput elektron”, mengambil elektron atau menyumbangkannya ke materi dengan adanya oksidan lemah atau reduktor yang dikorbankan. Hal ini biasa terjadi dalam kimia tetapi belum pernah digunakan dalam elektronik organik sebelumnya.
“Dimungkinkan juga untuk menggabungkan p-doping dan n-doping dalam reaksi yang sama, dan ini cukup unik. Hal ini menyederhanakan produksi perangkat elektronik, khususnya yang memerlukan semikonduktor doping p dan doping n, seperti generator termoelektrik. Semua suku cadang dapat diproduksi sekaligus dan didoping secara bersamaan, bukan satu per satu, sehingga prosesnya lebih terukur,” kata Simone Fabiano.
Semikonduktor organik yang diolah memiliki konduktivitas yang lebih baik dibandingkan semikonduktor tradisional, dan prosesnya dapat ditingkatkan. Simone Fabiano dan kelompok penelitiannya di Laboratorium Elektronik Organik menunjukkan pada awal tahun 2024 bagaimana plastik konduktif dapat diproses dari pelarut ramah lingkungan seperti air; ini adalah langkah mereka selanjutnya.
“Kami sedang dalam tahap awal untuk mencoba memahami sepenuhnya mekanisme di balik hal ini dan potensi penerapan lainnya yang ada. Namun ini merupakan pendekatan yang sangat menjanjikan yang menunjukkan bahwa doping fotokatalitik adalah landasan baru dalam elektronik organik,” kata Simone Fabiano, Anggota Akademi Wallenberg.
Referensi: “Doping fotokatalitik semikonduktor organik” oleh Wenlong Jin, Chi-Yuan Yang, Riccardo Pau, Qingqing Wang, Eelco Okay. Tekelenburg, Han-Yan Wu, Ziang Wu, Sang Younger Jeong, Federico Pitzalis, Tiefeng Liu, Qiao He, Qifan Li, Jun-Da Huang, Renee Kroon, Martin Heeney, Han Younger Woo, Andrea Mura, Alessandro Motta, Antonio Facchetti, Mats Fahlman, Maria Antonietta Loi dan Simone Fabiano, 15 Mei 2024, Alam.
DOI: 10.1038/s41586-024-07400-5
Pendanaan: Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse, Pusat Sains Kayu Wallenberg, Inisiatif Wallenberg Ilmu Materials untuk Keberlanjutan, Vetenskapsrådet, Stiftelsen Olle Engkvist Byggmästare, Komisi Eropa, bidang penelitian strategis pemerintah Swedia dalam materials fungsional lanjutan (AFM) di Universitas Linköping
