Долгое время молекулярные проводники делали только из плоских π-сопряженных молекул. Они выстраиваются в столбцы, если у них есть неспаренные электроны, способные проводить ток. Чтобы усилить взаимодействие между этими столбцами, в молекулы добавляют атомы серы, селена или других халькогенов. Но чем больше таких атомов, тем сложнее синтезировать материал, а проводник все равно получается анизотропным — ток идет только в одном направлении. В виде порошка или тонкой пленки такие материалы часто становятся изоляторами.

π-сопряженные молекулы – это соединения, где электроны делокализованы (распределены) по системе чередующихся одинарных и двойных связей. Благодаря этому они могут проводить ток, но обычно только вдоль плоской структуры.

Ученые нашли другой способ. Взяли производное ароматического углеводорода, у которого неспаренные электроны распределены не только по плоскому ядру, но и по окружающим его алкильным цепям. В твердом состоянии такие молекулы сами образуют трехмерную сеть, по которой легко течет ток. Этот подход можно применять и к другим материалам — электронным и магнитным.

Результаты опубликованы в издании Journal of Materials Chemistry C.

Польза исследования

• Гибкие электронные устройства – если материал проводит ток в любом направлении, его можно использовать в печатной электронике, гибких дисплеях или носимых датчиках.
• Упрощение производства – не нужно встраивать сложные гетероатомы, синтез становится дешевле.
• Меньше анизотропии – пленки и порошки будут работать так же хорошо, как монокристаллы.

Пока неясно, насколько стабилен такой материал при длительной работе. Алкильные цепи могут окисляться или разрушаться под действием тепла, а значит, проводник со временем потеряет свойства. Нужны испытания в реальных условиях.

Ранее ученые выяснили, как хиральность управляет спинами электронов.