西班牙科学研究高级委员会 (CSIC) 碳化学研究所 (ICB) 的一组研究人员在开发更高效和可持续的电子设备方面取得了重大进展。他们发现了两种非凡纳米材料的特殊组合，成功地创造了一种新的混合产品，能够有效地将光转化为电，反之亦然，速度比传统材料更快。该工作以Graphene Oxide: Key to Efficient Charge Extraction and Suppression of Polaronic Transport in Hybrids with Poly (3-hexylthiophene) Nanoparticles为题发表在Chemistry of Materials上。
这种新材料用紫外线照射。
图片来源：ICB-CSIC
该工作实现了两种纳米材料的混合：一维纳米颗粒形式的聚噻吩的导电聚合物，以及源自石墨烯、氧化石墨烯的二维纳米材料。它所呈现的独特性能对于提高电子设备显示器和太阳能电池板等光电设备的效率非常有希望。
研究人员发现，用于制造新材料的合成策略允许聚合物采用水分散性纳米粒子形式的特殊结构，这有利于与氧化石墨烯片的紧密接触，这种接触反过来会导致材料的电学行为发生变化，从而提高其电效率。
聚噻吩具有非常有利的光学、电学和电致变色特性。当被照亮时，它会产生电力，当它接收电力时，它会产生光，但速度非常慢。该研究小组花费数年时间研究氧化石墨烯，这是一种源自石墨烯的纳米材料，具有独特的性能、可分散在水中且易于生产。研究人员认为在两者之间创建一种混合材料可以解决这个问题。
通过将聚噻吩转化为小纳米球（研究人员称之为纳米颗粒）来对其进行改性，它很容易与氧化石墨烯结合。此外，这种方法使得在水性介质中工作成为可能，这对于这种类型的聚合物来说非常困难。最初他们没有观察到材料的电子特性有任何变化。然而，经过进一步分析发现这种新材料使电力传输速度非常快，以至于无法通过正常程序检测到它。
技术革命
这一发现对各种技术应用具有重要意义，例如柔性显示器、便携式电子设备和高效电子纸的制造。与现有设备相比，这些设备将更加高效、轻便、灵活和可持续，因为它们将基于对环境友好且具有优异电气性能的材料。此外，这一进展还可以提高有机太阳能电池的效率，从而更有效、更经济地捕获更多太阳能。得益于这一新进展，制造更节能设备越发成为可能——能耗更低、响应速度更快。
可持续发展
这种新的混合材料也是可持续的，因为用于制造它的合成过程使用水作为溶剂而不是有毒化学品，这与目前使用的其他程序不同，有助于减少制造电子设备对环境的影响。此外，这种合成策略可以扩展到其他类型的导电聚合物，对各种技术应用产生影响。因此，这一发现对于高性能光电器件新结构的可持续设计具有重要意义。
内容来源：西班牙科学研究高级委员会
原文： https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.3c00008
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