Учёные обнаружили скрытые дефекты в пластиках для электроники

Высокодетализированное изображение полимера с дефектами структуры, полученное методом сканирующей туннельной микроскопии. Источник: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-62221-y

Международная команда учёных обнаружила скрытые структурные дефекты в проводящих полимерах, которые используются в электронике. Эти недостатки могут снижать эффективность устройств, сообщается в исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications.

Проводящие полимеры — это особый тип пластиков, применяемых в оптоэлектронике, вычислительной технике, биосенсорах и энергогенерации. Они лёгкие, дёшевы в производстве и могут наноситься тонкими слоями на гибкие подложки, что делает их перспективными для технологий будущего.

Учёные изучили популярный метод синтеза таких полимеров — альдольную конденсацию, которая считается экологически чистой, масштабируемой и не требующей использования металлов. Однако исследование показало, что этот процесс создаёт структурные дефекты, способные ухудшить электропроводность материала.

«Альдольная конденсация может создавать дефекты в полимерных цепях, подобно ошибкам в молекулярном танце. Это нарушает поток электронов через материал, снижая эффективность устройств», — пояснил профессор Джованни Костантини из Бирмингемского университета.

Дефекты двух типов были выявлены с помощью сканирующей туннельной микроскопии (STM) в сочетании с электрораспылительным осаждением (ESD):

• «Дефекты сцепления» — изгибы в полимерной цепи из-за неправильного соединения молекул
• «Последовательные дефекты» — ошибки в порядке соединения строительных блоков полимера

Исследователи обнаружили, что очистка исходных компонентов и модификация химического дизайна позволяют значительно сократить количество дефектов. Один из подходов предполагал создание небольших чётко определённых молекул методом альдольной конденсации с последующим их соединением другим способом.

«Это важный шаг в создании более эффективных и экологичных материалов для электроники. Даже „зелёная химия“ требует тщательного контроля для достижения оптимальных результатов», — добавил профессор Костантини.

Дополнительная информация: Xiaocui Wu et al, Revealing polymerisation defects and formation mechanisms in aldol condensation for conjugated polymers via high-resolution molecular imaging, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-62221-y

Источник: University of Birmingham