Uutta tietoa orgaanisten puolijohteiden ominaisuuksista – tutkimus edistää orgaanisen elektroniikan mahdollisuuksia (Väitös: MSc Sergio Ulises Espinosa Domínguez, 8.11.2019, kemia)

Sergio Ulises Espinosa Domínguez selvitti väitöstutkimuksessaan vetysidoksen roolia orgaanisissa puolijohteissa. Orgaanisten puolijohteiden ominaisuuksien tunteminen on tärkeää, jotta niitä voidaan hyödyntää orgaanisessa elektroniikassa.

– Vetysidoksen roolia orgaanisissa konjugoiduissa molekyyleissä on toistaiseksi tutkittu hyvin vähän. Tutkimukseni tuottikin uutta tietoa siitä, kuinka vedyn sitoutuminen vaikuttaa orgaanisten konjugoitujen molekyylien joihinkin ominaisuuksiin, Domínguez sanoo.

Elektroniset komponentit, kuten tietokoneiden sisällä olevat mikrosirut, on valmistettu perinteisesti epäorgaanisista materiaaleista, joilla on kyky siirtää elektroneja. 80-luvun puolivälissä tehtiin tutkimuksellinen läpimurto, jonka myötä myös orgaanisia materiaaleja pystyttiin hyödyntämään elektronien siirtämiseen, eli puolijohteina. 

– Tämä oli merkittävä löytö, koska orgaanisia aineita voidaan muokata lähes loputtomasti erityistarpeiden mukaan. Ne ovat taipuisia ja voivat esimerkiksi sitoa itseensä valoa tai tuottaa valoa vielä virran vastaanottamisen jälkeen. Lisäksi ne ovat ihanteellisia bioelektronisissa sovelluksissa, eli vuorovaikutuksessa erilaisten biomolekyylien ja biologisten kudosten kanssa. Orgaaninen elektroniikka onkin yhdessä tekoälyn ja kvanttilaskennan kanssa yksi nykyajan tärkeimmistä teknologisista vallankumouksista maailmassa, Domínguez taustoittaa.

Vetysidoksella useita vaikutuksia orgaanisiin puolijohteisiin

Väitöstutkimuksessaan Domínguez hyödynsi orgaanisia puolijohtavia molekyylejä, joilla on kaksi tärkeää ominaispiirrettä: ne liukenevat veteen ja ovat erityisen käyttökelpoisia vetysidoksen muodostamiseen. 

– Näillä molekyyleillä oli mahdollista tutkia vedyn sitoutumisen merkitystä vesiliukoisissa orgaanisissa puolijohteissa käyttämällä useita innovatiivisia, mutta yksinkertaisia kokeellisia lähestymistapoja, kuten esimerkiksi liuotinseosten käyttöä vedyn sitoutumisen määrän kontrolloimiseksi samalla kun seurataan orgaanisen puolijohteen valosignaaleja, Domínguez toteaa.

Tällä tavalla Domínguez sai uutta tietoa siitä, kuinka vetysitoutuminen vaikuttaa tapaan, jolla molekyylit vuorovaikuttavat veden kanssa, kuinka ne sulautuvat liuokseen ja miten ne vaihtavat energiaa muiden molekyylien kanssa. 

– Näitä ilmiöitä ei vieläkään täysin ymmärretä, ja siksi tuloksemme edistävät perustavanlaatuista ymmärrystä orgaanisten puolijohteiden erittäin laaja-alaisella kentällä. 

Domínguez teki väitöstutkimuksensa Turun yliopiston materiaalikemian tutkimusryhmässä yhteistyössä italialaisen Urbinon yliopiston tutkijoiden kanssa. 

***

MSc Sergio Ulises Espinosa Domínguez esittää väitöskirjansa ”Studies on Cationic Polythiophenes with Hydrogen-Bonding Donor Capabilities” julkisesti tarkastettavaksi Turun yliopistossa perjantaina 8.11.2019 klo 12.00 (Turun yliopisto, Publicum, Pub 4 -luentosali, Assistentinkatu 7, Turku).

Vastaväittäjänä toimii professori Matti Knaapila (Technical University of Denmark, Tanska) ja kustoksena professori Carita Kvarnström (Turun yliopisto). Tilaisuus on englanninkielinen. Väitöksen alana on kemia.

Väittelijän yhteystiedot: suesdo@utu.fi