Исследователи из Института передовых наук и технологий Бекмана нашли способ вызвать кооперативное поведение в органических полупроводниках. Это экономящее энергию и время явление потенциально может улучшить производительность органической электроники, включая умные часы и солнечные батареи.
Удивительный механизм кооперативного поведения особенно хорошо проявляется у вирусов, объясняют ученые. Например, когда вирус встречается с кишечной палочкой, он цепляется за поверхность рабочим концом своего трубчатого хвоста. Затем белки в хвосте сокращаются в унисон, сглаживая его структуру, как натянутую пружину, и подтягивая тело вируса.
Исследователям впервые удалось воспроизвести этот эффект в полупроводниковом кристалле. Они обнаружили, что перегруппировка кластеров атомов водорода и углерода, выходящих из ядра молекулы, или алкильных цепей приводит к наклону молекулярного ядра, вызывая серию изменений в масштабе всего кристалла, которую исследователи называют «лавиной».
Кооперативное поведение в полупроводнике. Видео: Daniel Davies
Чтобы изменить наклон цепочки молекул, исследователи постепенно нагревали алкильную цепь молекулы. Повышение температуры вызвало эффект домино и привело к тому, что кристалл сжался — точно так же, как хвост вируса перед заражением бактерии кишечной палочки.
Исследователи отмечают, что синхронные командные действия позволяют живым системам экономить время и энергию: вместо серии последовательных изменений происходит одна цепь связанных действий. Ученые полагают, что аналогичный подход позволит создать динамические органические полупроводники с высокой производительностью и низкими энергозатратами.
