До последнего времени было практически невозможно определить пары подходящих материалов, металлов и углеродосодержащих органических соединений, контакт между которыми обеспечил бы качественное электрическое соединение, необходимое для функционирования органической электроники. Такие пары материалов подбирались только эмпирически, опытным путем. Теперь, благодаря работе команды ученых из университета Гумбольдта, Берлин, возглавляемой доктором Георгом Хаймелем (Dr. Georg Heimel) и профессором Норбертом Кохом (Prof. Norbert Koch), стал известен механизм образования связей между металлами и органическими молекулами, что позволит создавать надежные электронные компоненты, состоящие из металлических электродов и органических полупроводниковых материалов.

"Мы работали над данной проблемой в течение многих лет, но только в последнее время все наши знания, полученные в результате теоретических расчетов и экспериментальных исследований, стали складываться в одну заключительную картину" - объясняет доктор Георг Хаймель. Проводя систематические исследования, ученые изучали различные типы молекул, основой которых являются соединенные кольца ароматических молекул, соединенных с металлической поверхностью. Эти молекулы отличались друг от друга только небольшими деталями, количеством атомов кислорода, входящих в состав их основания, а в качестве металла использовались медь, серебро и золото.

Используя фотоэлектронную спектроскопию (UPS и XPS), реализуемую с помощью синхротронного источника излучения BESSY II, исследователи идентифицировали все химические связи, которые сформировались между металлическими поверхностями и исследуемыми органическими молекулами. Помимо этого, ученым удалось произвести измерения энергетических уровней электронов, которые обеспечивают электрическую проводимость в местах соединений. Исследовательская группа из Тюбингенского университета (Tubingen University) смогла определить точные значения расстояний между органическими молекулами и металлическими поверхностями с помощью стоячей волны гамма-излучения, используя синхотронный источник излучения ESRF в Гренобле, Франция.

Проведенные эксперименты показали, что при контакте атомов кислорода, входящих в органическое основание, с несколькими атомами металла внутренняя структура органической молекулы изменилась таким образом, что молекулы потеряли свои полупроводниковые свойства и стали проводниками электричества, подобно металлической поверхности. Такие эффекты не наблюдались с органическими молекулами, которые содержали не измененные органические основания. Используя набор полученных данных, исследователи смогли вычислить основные принципы и законы, которые определяют электрическую проводимость в месте контакта металлической поверхности с органическими полупроводниковыми материалами.

"В результате наших исследований мы получили теоретический инструмент, который позволяет узнать насколько хорошим будет контакт и появления каких эффектов следует ожидать в точках соприкосновения различных металлов с активными углеродосодержащими органическими материалами. Используя эти инструменты уже сейчас можно приступать к разработке органической электроники и электронных устройств, которые могут быть мягкими, пластичными и обладать массой других замечательных свойств" - рассказал доктор Хаймель.