ఒక నియమం-బ్రేకింగ్, కలర్‌ఫుల్ సిలికాన్ అది విద్యుత్‌ని ప్రవహిస్తుంది

కొత్తగా కనుగొనబడిన సిలికాన్ వేరియంట్ సెమీకండక్టర్, మిచిగాన్ విశ్వవిద్యాలయం పరిశోధకులు{0}}మెటీరియల్ క్లాస్ ప్రత్యేకంగా ఇన్సులేటింగ్‌గా ఉంటుందని ఊహలను కనుగొన్నారు.

"మెటీరియల్ కొత్త రకాల ఫ్లాట్ ప్యానెల్ డిస్‌ప్లేలు, ఫ్లెక్సిబుల్ ఫోటోవోల్టాయిక్స్, ధరించగలిగే సెన్సార్‌లు లేదా విభిన్న నమూనాలు లేదా చిత్రాలను ప్రదర్శించగల దుస్తులకు కూడా అవకాశం కల్పిస్తుంది" అని U-M మెటీరియల్ సైన్స్ మరియు ఇంజనీరింగ్ మరియు స్థూల కణ శాస్త్రం మరియు ఇంజనీరింగ్ మరియు సంబంధిత అధ్యయన రచయిత మరియు సంబంధిత రచయిత రిచర్డ్ లైన్ అన్నారు.

సిలికాన్ నూనెలు మరియు రబ్బర్లు-పాలిసిలోక్సేన్‌లు మరియు సిల్సెస్‌క్వియోక్సేన్‌లు{1}}సాంప్రదాయకంగా ఇన్సులేటింగ్ పదార్థాలు, అంటే అవి విద్యుత్ లేదా వేడి ప్రవాహాన్ని నిరోధిస్తాయి. వాటి నీటి-నిరోధక లక్షణాలు వాటిని బయోమెడికల్ పరికరాలు, సీలాంట్లు, ఎలక్ట్రానిక్ పూతలు మరియు మరిన్నింటిలో ఉపయోగకరంగా చేస్తాయి.

ఇంతలో, సంప్రదాయ సెమీకండక్టర్లు సాధారణంగా దృఢంగా ఉంటాయి. సెమీకండక్టింగ్ సిలికాన్ వర్ణించిన ఫ్లెక్సిబుల్ ఎలక్ట్రానిక్స్ లైనే అలాగే వివిధ రంగులలో వచ్చే సిలికాన్‌ను ఎనేబుల్ చేయగల సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది.

పరమాణు స్థాయిలో, సిలికాన్‌లు ప్రత్యామ్నాయ సిలికాన్ మరియు ఆక్సిజన్ పరమాణువుల (Si-O-Si) యొక్క వెన్నెముకతో సిలికాన్‌కు జోడించబడిన ఆర్గానిక్ (కార్బన్-ఆధారిత) సమూహాలతో రూపొందించబడ్డాయి. పాలిమర్ చైన్‌ల యొక్క వివిధ 3D ఫార్మేషన్‌లు ఒకదానికొకటి కనెక్ట్ అయినప్పుడు ఉత్పన్నమవుతాయి, వీటిని క్రాస్-లింకింగ్ అని పిలుస్తారు, ఇది పదార్థం యొక్క బలం లేదా ద్రావణీయత వంటి భౌతిక లక్షణాలను మారుస్తుంది.

సిలికాన్‌లో విభిన్న క్రాస్{0}}లింకింగ్ స్ట్రక్చర్‌లను అధ్యయనం చేస్తున్నప్పుడు, పరిశోధనా బృందం కోపాలిమర్‌లో విద్యుత్ వాహకత యొక్క సంభావ్యతపై పొరపాట్లు చేసింది, ఇది రెండు విభిన్న రకాల రిపీటింగ్ యూనిట్‌లు-కేజ్{2}}స్ట్రక్చర్డ్ మరియు లీనియర్ సిలికాన్‌లను ఈ సందర్భంలో కలిగి ఉండే పాలిమర్ చైన్.

అతివ్యాప్తి చెందుతున్న ఆర్బిటాల్స్‌తో Si{0}}O-Si బంధాల మీదుగా ఎలక్ట్రాన్‌లు కదలగలగడం వల్ల వాహకతకు అవకాశం ఏర్పడుతుంది. సెమీకండక్టర్లకు రెండు ప్రధాన స్థితులు ఉన్నాయి: విద్యుత్తును నిర్వహించని నేల స్థితి మరియు వాహక స్థితి. ఉత్తేజిత స్థితి అని కూడా పిలువబడే వాహక స్థితి, కొన్ని ఎలక్ట్రాన్‌లు తదుపరి ఎలక్ట్రాన్ కక్ష్య వరకు దూకినప్పుడు సంభవిస్తుంది, ఇది లోహం వలె పదార్థం అంతటా అనుసంధానించబడి ఉంటుంది.

సాధారణంగా, Si{0}}O-Si బాండ్ కోణాలు ఆ కనెక్షన్‌ని అనుమతించవు. 110 డిగ్రీల వద్ద, అవి 180 డిగ్రీల సరళ రేఖ నుండి చాలా దూరంలో ఉన్నాయి. కానీ బృందం కనుగొన్న సిలికాన్ కోపాలిమర్‌లో, ఈ బంధాలు గ్రౌండ్ స్టేట్‌లో 140 డిగ్రీల వద్ద ప్రారంభమయ్యాయి-మరియు అవి ఉత్తేజిత స్థితిలో 150 డిగ్రీల వరకు విస్తరించి ఉంటాయి. విద్యుత్ ఛార్జ్ ప్రవహించే హైవేని రూపొందించడానికి ఇది సరిపోతుంది.

"ఇది ఈ కోపాలిమర్‌లలోని Si-O-Si బంధాలతో సహా బహుళ బంధాల్లోని ఎలక్ట్రాన్‌ల మధ్య ఊహించని పరస్పర చర్యను అనుమతిస్తుంది" అని లైన్ చెప్పారు. "గొలుసు పొడవు ఎక్కువ, ఎలక్ట్రాన్లు ఎక్కువ దూరం ప్రయాణించడం సులభం, కాంతిని గ్రహించి తక్కువ శక్తుల వద్ద విడుదల చేయడానికి అవసరమైన శక్తిని తగ్గిస్తుంది."

సిలికాన్ కోపాలిమర్‌ల యొక్క సెమీకండక్టింగ్ లక్షణాలు దాని రంగుల వర్ణపటాన్ని కూడా ప్రారంభిస్తాయి. ఫోటాన్లు లేదా కాంతి కణాలను గ్రహించడం మరియు విడుదల చేయడం ద్వారా ఎలక్ట్రాన్లు భూమి మరియు ఉత్తేజిత స్థితుల మధ్య దూకుతాయి. కాంతి ఉద్గారం కోపాలిమర్ గొలుసు పొడవుపై ఆధారపడి ఉంటుంది, ఇది లైన్ బృందం నియంత్రించగలదు. పొడవైన గొలుసు పొడవులు అంటే చిన్న జంప్‌లు మరియు తక్కువ శక్తి ఫోటాన్‌లు, సిలికాన్‌కు ఎరుపు రంగును ఇస్తాయి. చిన్న గొలుసులకు ఎలక్ట్రాన్ల నుండి పెద్ద జంప్‌లు అవసరమవుతాయి, కాబట్టి అవి స్పెక్ట్రం యొక్క నీలిరంగు చివరలో అధిక శక్తి కాంతిని విడుదల చేస్తాయి.

గొలుసు పొడవు మరియు కాంతి శోషణ మరియు ఉద్గారాల మధ్య సంబంధాన్ని ప్రదర్శించడానికి, పరిశోధకులు కోపాలిమర్‌లను వేర్వేరు గొలుసు పొడవులతో వేరు చేసి, వాటిని టెస్ట్ ట్యూబ్‌లలో పొడవు నుండి చిన్న వరకు అమర్చారు. ట్యూబ్‌లపై UV కాంతిని ప్రకాశింపజేయడం వలన పూర్తి ఇంద్రధనస్సు ఏర్పడుతుంది, ప్రతి ఒక్కటి వివిధ శక్తుల వద్ద కాంతిని గ్రహించి విడుదల చేస్తుంది.

కోపాలిమర్ గొలుసు పొడవుపై ఆధారపడిన రంగురంగుల శ్రేణి ప్రత్యేకంగా ఉంటుంది, ఎందుకంటే ఈ సమయం వరకు, సిలికాన్‌లు పారదర్శకంగా లేదా తెల్లగా ఉంటాయి, ఎందుకంటే వాటి ఇన్సులేటింగ్ లక్షణాలు వాటిని ఎక్కువ కాంతిని గ్రహించలేవు.

"మేము విద్యుత్తు జడమైనది అని అందరూ భావించే మెటీరియల్‌ని తీసుకుంటాము మరియు దానికి కొత్త జీవితాన్ని-అందిస్తున్నాము, ఇది తరువాతి తరం సాఫ్ట్, ఫ్లెక్సిబుల్ ఎలక్ట్రానిక్స్‌కు శక్తినివ్వగలదు" అని మెటీరియల్ సైన్స్ మరియు ఇంజినీరింగ్‌లో U-M డాక్టరల్ విద్యార్థి మరియు అధ్యయనానికి ప్రధాన రచయిత అయిన జిజింగ్ (జాకీ) జాంగ్ అన్నారు.