Фотопроводники на основе нанотрубок

Японские исследователи сообщили о получении молекул, самоорганизующихся в наноразмерные трубки, генерирующие фототок при облучении светом. Полученные нанотрубки могут выполнять роль строительных блоков при разработке наноразмерных фото-детекторов, электронных приборов ближайшего будущего.

Ранее Такузо Аида (Takuzo Aida) и соавторы из Токийского Университета показали, что амфифильные молекулы гекса-пери-гексабензокоронена в тетрагидрофуране самоассоциируются в нанотрубки. При окислении нанотрубки показывают электропроводимость, сравнимую с проводимостью неорганических полупроводящих трубок.

Сейчас Аида и его соавторы сообщают о том, что добавка тринитрофлуоренона к гекса-пери-гексабензокоронену приводит не только к самоассоциации материала в нанотрубки, но и к тому, что ассоциаты демонстрируют свойства фотопроводимости.

Синтезированные нанотрубки представляют собой коаксиальный контакт донора с акцептором. Архитектура нанотрубки такова – электроноакцепторные слои тринитрофлуоренона обрамляют электронодонорные слои гекса-пери-гексабензокоронена.

Такая супрамолекулярная архитектура способствует проявлению фотоэлектропроводимости, характеризующейся высоким уровнем соотношения «включено/выключено». На свету проводимость нанотрубки выше в 10000 раз, чем проводимость в темноте. Такое соотношение световой и темновой проводимости очень важно для использования в оптикоэлектронных приборах.

Для упрощения самоорганизации нанотрубок, диаметр которых составляет 16 нанометров, а длина – несколько микрометров, исследователи обрабатывали тетрагидрофурановый раствор тринитрофлуоренона с гекса-пери-гексабензокороненом парами метанола. При достижении концентрации растворенных веществ, равной 1.2 ммоль/л, образовывались непроводящие микроволокна. Понижение концентрации до 0.12 ммоль/л приводило к самоорганизации фотопроводящих коаксиальных нанотрубок.

Исследователи, работающие в области супрамолекулярной электроники, планируют использовать органические нано-объекты с хорошо предсказуемыми электронными свойствами как компоненты светопоглощающих диодов и транзисторов. Эти органические наноприборы оказываются более эффективными, легкими и дешевыми в сравнении с обычно используемыми в настоящее время электронными приборами на основе соединений кремния.

Источник: Science, 2006, 314, 1761