Σαν σήμερα στη ΧΗΜΕΊΑ : 22 Ιανουαρίου

Ο Αμερικανός φυσικός Alan J. Heeger γεννήθηκε σαν σήμερα το 1936

Χημικές δομές ορισμένων αγώγιμων πολυμερών. Από το επάνω αριστερό δεξιόστροφα: πολυακετυλένιο. πολυφαινυλενο-βινυλένιο. πολυπυρρόλη (Χ = ΝΗ) και πολυθειοφαίνιο (Χ = S). και πολυανιλίνη (Χ = ΝΗ / Ν) και πολυφαινυλενοσουλφίδιο (Χ = S).

Του απονεμήθηκε το Βραβείο Νόμπελ Χημείας το 2000 μαζί με τους Alan MacDiarmid και Hideki Shirakawa για την «ανακάλυψη και ανάπτυξη των αγώγιμων πολυμερών». Διαπίστωσαν ότι τα τροποποιημένα πλαστικά μπορούν να γίνουν αγωγοί του ηλεκτρικού ρεύματος, ιδιότητα η οποία έχει πολλές εμπορικές χρήσεις, όπως τα LED και οι οθόνες κινητής τηλεφωνίας.
Οι τρεις Νομπελίστες δημοσίευσαν την ανακάλυψή τους κατά την εργασία τους στο πολυακετυλένιο το 1977.

Αλλά τα αγώγιμα πολυμερή είναι πιο παλιά υπόθεση. Η πολυανιλίνη, γνωστή αγώγιμη ουσία σήμερα,  περιγράφηκε για πρώτη φορά στα μέσα του 19ου αιώνα από τον Henry Letheby, ο οποίος διερεύνησε τα προϊόντα ηλεκτροχημικής και χημικής οξείδωσης της ανιλίνης σε όξινα μέσα. Σημείωσε ότι η μειωμένη μορφή ήταν άχρωμη αλλά οι οξειδωμένες μορφές ήταν βαθύ μπλε.

Οι πρώτες εξαιρετικά αγώγιμες οργανικές ενώσεις ήταν τα σύμπλοκα μεταφοράς φορτίου. Στη δεκαετία του 1950, οι ερευνητές ανέφεραν ότι οι πολυκυκλικές αρωματικές ενώσεις σχημάτιζαν ημι-αγώγιμα σύμπλοκα άλατα μεταφοράς φορτίου με αλογόνα. Το 1954, οι ερευνητές στο Bell Labs και αλλού ανέφεραν οργανικά σύμπλοκα μεταφοράς φορτίων με αντίσταση τόσο χαμηλή όσο τα 8 ohms/m. Στις αρχές της δεκαετίας του 1970, οι ερευνητές απέδειξαν άλατα tetrathiafulvalene είχαν σχεδόν μεταλλική αγωγιμότητα, ενώ η υπεραγωγιμότητα αποδείχθηκε το 1980. Η ευρεία έρευνα για τα άλατα μεταφοράς φορτίου συνεχίζεται και σήμερα. Αν και αυτές οι ενώσεις, τεχνικά, δεν ήταν πολυμερή, αυτή η εργασία έδειξε ότι οι οργανικές ενώσεις μπορούν να μεταφέρουν ηλεκτρικό ρεύμα. Ενώ οι οργανικοί αγωγοί είχαν περιστασιακά συζητηθεί και παλιότερα, το πεδίο αυτό της έρευνας ενεργοποιήθηκε ιδιαίτερα από την πρόβλεψη της υπεραγωγιμότητας μετά την ανακάλυψη της θεωρίας BCS .

Το 1963 οι Αυστραλοί BA Bolto, DE Weiss και συνεργάτες ανέφεραν παράγωγα πολυπυρρόλης με αντίσταση τόσο χαμηλή όσο το 1 ohm/cm και  παραθέτουν πολλές αναφορές παρόμοιων οξειδωμένων πολυακετυλενίων υψηλής αγωγιμότητας. Με την αξιοσημείωτη εξαίρεση των συγκροτημάτων μεταφοράς φορτίου (μερικά από τα οποία είναι ακόμη και υπεραγωγοί), τα οργανικά μόρια τα θεωρούσαν προηγουμένως ως μονωτές ή στην καλύτερη περίπτωση ασθενείς αγωγούς ή ημιαγωγούς. Στη συνέχεια, ο DeSurville και οι συνάδελφοί του ανέφεραν υψηλή αγωγιμότητα σε μια πολυανιλίνη. Ομοίως, το 1980, οι Diaz και Logan ανέφεραν ταινίες πολυανιλίνης που μπορούν να χρησιμεύσουν ως ηλεκτρόδια.

Ενώ λειτουργούν ως επί το πλείστον στην κβαντική σφαίρα κάτω των 100 νανομέτρων, οι «μοριακές» ηλεκτρονικές διαδικασίες μπορούν να εκδηλωθούν συλλογικά σε μακροκλίμακα. Παραδείγματα περιλαμβάνουν κβαντικό φαινόμενο σήραγγος, αρνητική αντίσταση, φωνονίων -assisted hopping και polarons . Το 1977, οι Alan J. Heeger , Alan MacDiarmid και Hideki Shirakawa ανέφεραν παρόμοια υψηλή αγωγιμότητα σε οξειδωμένο ιωδιούχο πολυακετυλένιο. Για την έρευνα αυτή, τους απονεμήθηκε το Βραβείο Νόμπελ Χημείας του 2000 "για την ανακάλυψη και ανάπτυξη αγώγιμων πολυμερών". Η ίδια η πολυακετυλένη δεν βρήκε πρακτικές εφαρμογές, αλλά επέστησε την προσοχή των επιστημόνων και ενθάρρυνε την ταχεία ανάπτυξη του τομέα. Από τα τέλη της δεκαετίας του 1980, οι οργανικές δίοδοι εκπομπής φωτός (OLEDs) έχουν αναδειχθεί ως μια σημαντική εφαρμογή αγώγιμων πολυμερών.

Από τη: Royal Society of Chemistry (RSC)
Εικόνα: By Smokefoot - Own work, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6893639

Σαν σήμερα στη ΧΗΜΕΊΑ :  22 Ιανουαρίου

Η προηγούμενη μέρα                      Όλος ο Χειμώνας                     Η επόμενη μέρα