به گزارش ایسنا و به نقل از فیز، طی پنج سال گذشته در زمینه مواد جدید حاوی ترکیبات رسانای ارگانیک- پلیمری که میتواند باعث انتقال الکترون‌ها و یون‌ها شود، پیشرفت قابل توجهی صورت گرفته است. بکارگیری این مواد نسبت به مواد غیر معدنی مشابه آسانتر بوده و قابلیت تغییر بیشتری دارند. مواد با پایه کربنی کاربردهای گستردهای از دستگاههای پزشکی تا ذخیره‌سازی انرژی دارند. اما ممکن است با افزایش کارایی و نوآوری در این مواد، مشکلات پیش‌بینی نشده‌ای نیز رخ دهد.
" جاناتان ریونای" (Jonathan Rivnay) استاد دانشگاه نورث وسترن گفت: استفاده از این مواد جدید و ثبت عملکرد آن فرایندی زمان‌بر و چالش‌برانگیز خواهد بود. اما موضوع چالش برانگیزتر مقایسه عملکرد مواد جدید با همدیگر است زیرا یک روش معیار مشخص در این باره وجود ندارد.
تیم تحقیقاتی ریونای توانستند این خلاء را پر کنند. این تیم تحقیقاتی یک چارچوب جدید برای ارزیابی استاندارد و مقایسه عملکرد آن‌ها ایجاد کردند که به محققان برای تعیین دقیق بهترین رساناهای ترکیبی ارگانیک برای کاربردهای خاص کمک می‌کند. این روش نه تنها امکان مقایسه مواد موجود را فراهم می‌کند بلکه میتواند برای اطلاع از طراحی مواد آلی جدید نیز بکار رود.
مواد رسانای ارگانیک مواد نرمی هستند که می‌توانند جریان الکتریسیته را هدایت کنند. انتظار می‌رود این مواد در فناوری‌های ارزان‌قیمت، سبک و انعطاف‌پذیری مانند سلول‌های خورشیدی، مدارهای الکتریکی قابل چاپ و دیود ارگانیک گسیل نور بکار روند. اخیرا قابلیت این مواد برای واکنش دقیق با یون‌ها و بیومولکول‌ها سبب ایجاد علاقه قابل توجهی به الکترونیک زیستی از جمله دستگاههای پزشکی ایمپلنت شده است که سیگنال‌های درون بدن را نظارت و تنظیم می‌کنند.
یک ماده به تنهایی نمی‌تواند تمامی این قابلیت‌ها را با هم داشته باشد. هر قابلیتی نیازمند یک ماده است که دارای ویژگی‌های خاص باشد. به عنوان مثال یک حسگر به ماده‌ای نیاز دارد که حساسیت فوق‌العاده بالایی داشته باشد، در حالی‌که باتری‌های جدید به موادی نیاز دارند که محکم بوده و ظرفیت نگه‌داری شارژ برقی بالاتری داشته باشند.
بنا به گفته ریونای تلاش‌ها در جهت طراحی مواد جدید سبب تسریع و توسعه مواد جدید با ویژگی‌ها و عملکرد خاص می‌شود. اما متاسفانه طرحی برای ارزیابی استاندارد مواد و راهنمای برای طراحی و توسعه آن‌ها در دست نبوده است.
به منظور حل این مشکل ریونای و تیم تحقیقاتی وی به دنبال طراحی یک ترانزیستور الکتروشیمیایی ارگانیک بودند که نوعی ترانزیستور است که در آن جریان یونی میان رسانای ارگانیک و یک الکترولیت برقرار می‌شود تا جریان الکتریکی از طریق دستگاه قطع و وصل شود.
طی 20 سال گذشته محققان معمولا از مجموعه‌ای محدود از پلیمرهای رسانا در این دستگاه‌ها استفاده کرده‌اند. ریونای این پلیمرها را در 10 رسانای ارگانیک جدید عوض کرد.
ریونای و تیم تحقیقاتی وی پس از ایجاد ترانزیستورهای الکتروشیمیایی از 10 ماده ارگانیک مختلف، نحوه عملکرد هر ترانزیستور را ارزیابی کردند و پارامترهای مانند چقدر راحت هر دستگاه یون‌ها را منتقل می‌کند و شارژ برقی را ذخیره می‌کند، را نیز مورد بررسی قرار دادند. تیم تحقیقاتی با ارزیابی عملکرد مواد به عنوان ترانزیستور به آسانی توانستد نقاط ضعف و قوت آن‌ها را مشخص کنند.
ریونای افزود: ما با کمک ترانزیستورهای الکتروشیمیایی ارگانیک توانستیم رساناهای ارگانیک جدید را بشناسیم. این ابزار نه تنها به ما اجازه می‌دهد عملکرد بهتر یک ماده نسبت به ماده دیگر را متوجه شویم بلکه علت این برتری را نیز مشخص می‌کند.
هر چند ریونای بررسی‌های خود را بر روی 10 ماده جدید اجرا کرد، اما این روش میتواند برای هر تعداد از رساناهای ارگانیک جدید نیز بکار رود. در قدم بعدی رینای قصد دارد که خواص و ویژگی‌های مواد با عملکرد بالا را در میان این موادبیشتر مورد بررسی قرار دهد.
نتایج این تحقیق در مجله Nature Communications به چاپ رسیده است.
