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 modern. Kini, para peneliti di Universitas Linköping, Swedia, telah mengembangkan metode organik baru semikonduktor dapat menjadi lebih konduktif dengan bantuan udara sebagai dopan. Penelitian ini dipublikasikan di jurnal Alamimerupakan langkah signifikan menuju semikonduktor organik yang murah dan berkelanjutan di masa depan.
“Kami yakin metode ini dapat berdampak signifikan terhadap cara kami mengolah semikonduktor organik. Semua komponen terjangkau, mudah diakses, dan berpotensi ramah lingkungan, yang merupakan prasyarat elektronik berkelanjutan di masa depan,” kata Simone Fabiano, profesor di Linköping University.
Semikonduktor yang berbahan dasar plastik konduktif daripada silikon memiliki banyak aplikasi potensial. Semikonduktor organik dapat digunakan antara lain dalam 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 mengubah 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 seringkali 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 dari alam, karena memiliki banyak kemiripan dengan alam fotosintesis, Misalnya. “Dalam metode kami, cahaya mengaktifkan fotokatalis, yang kemudian memfasilitasi transfer elektron yang biasanya tidak efisien dari dopan ke bahan semikonduktor organik,” kata Simone Fabiano.
Metode baru ini melibatkan pencelupan plastik konduktif ke dalam larutan garam khusus – fotokatalis – dan kemudian menyinari plastik tersebut dalam waktu singkat. Durasi iluminasi menentukan sejauh mana material didoping. Setelah itu, larutan diperoleh kembali untuk digunakan di masa depan, meninggalkan plastik konduktif yang didoping p dimana 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 material dengan adanya oksidan lemah atau reduktor pengorbanan. 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, terutama yang memerlukan semikonduktor yang didoping p dan n, seperti generator termoelektrik. “Semua bagian bisa diproduksi sekaligus dan diproses secara bersamaan, tidak satu per satu, sehingga prosesnya lebih scalable,” kata Simone Fabiano.
Semikonduktor organik yang diolah memiliki konduktivitas yang lebih baik daripada 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 berada pada tahap awal untuk mencoba memahami sepenuhnya mekanisme di balik hal ini dan potensi penerapan lainnya yang ada. Namun ini adalah pendekatan yang sangat menjanjikan yang menunjukkan bahwa doping fotokatalitik adalah fondasi 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 K. Tekelenburg, Han-Yan Wu, Ziang Wu, Sang Young Jeong, Federico Pitzalis, Tiefeng Liu, Qiao He, Qifan Li, Jun-Da Huang, Renee Kroon, Martin Heeney, Han Young Woo, Andrea Mura, Alessandro Motta, Antonio Facchetti, Mats Fahlman, Maria Antonietta Loi dan Simone Fabiano, 15 Mei 2024, Alami.
DOI: 10.1038/s41586-024-07400-5
Pendanaan: Yayasan Knut dan Alice Wallenberg, Pusat Ilmu Kayu Wallenberg, Inisiatif Wallenberg Ilmu Material untuk Keberlanjutan, Dewan Penelitian Swedia, Stiftelsen Olle Engkvist Byggmästare, Komisi Eropa, bidang penelitian strategis pemerintah Swedia dalam bahan fungsional lanjutan (AFM) di Universitas Linköping
NewsRoom.id
