Учёные из Кембриджского университета впервые измерили, как жёсткость отдельных молекул органических полупроводников влияет на гибкость и потенциальную скорость работы носимых устройств. С помощью атомно-силовой микроскопии они «ощупали» тонкие плёнки органических материалов, определяя их сопротивление деформации на уровне нескольких молекул.

В центре внимания был органический полупроводник DNTT и его аналоги с разными химическими «боковыми цепями». Оказалось: длинные и гибкие цепи делают материал мягче, увеличивают расстояние между жёсткими ядрами молекул и меняют механические свойства. Самый жёсткий вариант — чистый DNTT, а версии с длинными цепями заметно мягче.

Эскиз изображает органические молекулы, механически сжимаемые нано-«иглой» (синим) в атомно-силовом микроскопе. Каждая молекула, сером полотне, обозначает её положение и ориентацию в процессе измерения. Рисунок: Jonathan Wong, Ki-Hwan Hwang

Экспериментальные данные совпали с компьютерным моделированием, подтвердив: не только «мортир» (силы между молекулами), но и сами «кирпичи» (молекулы) определяют жёсткость материала. Это открывает путь к молекулярному дизайну гибких устройств — можно подбирать структуру для нужных механических и электронных свойств.

Результаты показывают: гибкость органических материалов может ограничивать скорость и эффективность носимой электроники. Понимание связи между жёсткостью и проводимостью поможет создавать более быстрые и надёжные гибкие устройства.