Pendekatan Kimia untuk Elektronik Lunak yang Lebih Kuat

Pendekatan baru untuk mempelajari polimer terkonjugasi memungkinkan para peneliti untuk mengukur, untuk pertama kalinya, sifat mekanik dan kinetik masing-masing molekul selama reaksi polimerisasi.

Polimer terkonjugasi pada dasarnya adalah kelompok molekul yang dirangkai di sepanjang tulang punggung yang dapat menghantarkan elektron dan menyerap cahaya. Ini membuatnya sangat cocok untuk membuat optoelektronik lunak seperti perangkat elektronik yang dapat dikenakan; namun, sefleksibel apa pun, polimer ini sulit dipelajari dalam jumlah besar karena mereka beragregasi dan terlepas dari larutan.

Pendekatan, yang disebut pinset magnetik, memungkinkan peneliti untuk meregangkan dan memutar molekul individu dari poliasetilen polimer terkonjugasi. Pendekatan sebelumnya mengandalkan derivatisasi kimia di mana struktur dimodifikasi dengan gugus fungsi atom; namun, pendekatan tersebut dapat memengaruhi sifat bawaan polimer.

Prosesnya bekerja dengan menempelkan salah satu ujung untai polimer ke kaca penutup dan ujung lainnya ke partikel magnetik kecil. Para peneliti kemudian menggunakan medan magnet untuk memanipulasi polimer terkonjugasi, meregangkan atau memelintirnya, dan mengukur respons rantai polimer tunggal yang tumbuh. Jumlahnya sangat kecil, mereka tetap larut dalam larutan dengan cara yang biasanya tidak dilakukan dalam jumlah besar.

Tim mengukur berapa lama rantai polimer terkonjugasi, yang terdiri dari ratusan ribu unit monomer, tumbuh secara real time. Mereka menemukan polimer menambahkan monomer baru per detik, pertumbuhan yang jauh lebih cepat daripada analog nonkonjugasi mereka. Dengan menarik dan meregangkan masing-masing polimer terkonjugasi, yang disebut pengukuran ekstensi gaya, para peneliti dapat menilai kekakuannya dan lebih memahami bagaimana polimer terkonjugasi tersebut dapat menekuk ke arah yang berbeda sambil tetap terkonjugasi dan mempertahankan konduktivitas elektron.

Mereka juga menemukan bahwa polimer menunjukkan perilaku mekanis yang beragam dari satu rantai individu ke rantai berikutnya — perilaku yang telah diprediksi oleh teori tetapi tidak pernah diamati secara eksperimental. Temuan ini menyoroti keunikan polimer terkonjugasi untuk berbagai aplikasi serta kekuatan menggunakan manipulasi molekul tunggal dan teknik pencitraan pada bahan sintetis.