การพัฒนาวัสดุและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จากสารประกอบโคออร์ดิเนชัน

บทคัดย่อ

โครงการที่ 2 การพัฒนาวัสดุและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จากสารประกอบโคออร์ดิเนชัน (ปีที่ 1) มีผลงานตีพิมพ์ 5 เรื่อง ได้แก่ 1) J. Phys. Chem Solids 2021, 154, 110085 สร้างองค์ความรู้ใหม่เกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างและคุณสมบัติของสารโคออร์ดิเนชันพอลิเมอร์ จากการศึกษาทางทฤษฎีของสารโคออร์ดิเนชันพอลิเมอร์กลุ่มไทโอไซยาเนตของโลหะหลายชนิดด้วยวิธีคำนวณพบว่าโครงสร้างและสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ของสารมีความสัมพันธ์กับค่า binding energy ของวาเลนซ์อิเล็กตรอนของโลหะอย่างเป็นระบบ และยังพบอีกว่าสาร AgSCN, Sn(SCN)2, และ Zn(SCN)2 มีศักยภาพในการศึกษาเป็นสารกึ่งตัวนำที่นอกเหนือจาก CuSCN ซึ่งได้ศึกษามาก่อนหน้านี้แล้ว 2) Inorg. Chem. 2021, awaiting acceptance ได้ทำการต่อยอดด้วยการสังเคราะห์สารประกอบจากการผสม CuSCN เข้ากับ Zn(SCN)2 ด้วยวิธีเชิงกล จากการปรับสัดส่วนระหว่าง Cu:Zn ทำให้ได้สาร CuSCN ที่มี Zn(II) เป็นตัวเจือปน หรือได้สารที่มีโครงสร้างใหม่และยังไม่เคยมีการายงานมาก่อน คือ CuxZny(SCN)x+2y การศึกษาดังกล่าวพบว่าสามารถปรับสมบัติด้านอิเล็กทรอนิกส์ของ CuSCN ได้อย่างเป็นระบบและยังพบว่าสารที่มี Zn(II) ผสมสามารถหลอมเหลวได้ ซึ่งเป็นสมบัติที่แปลกใหม่เมื่อเทียบกับ CuSCN 3) J. Mater. Chem. C 2021, 9, 10435 ในการพัฒนาการใช้งานจริงของวัสดุ ได้ทำการศึกษาการใช้วิธี antisolvent treatment กับการเตรียมฟิล์ม CuSCN พบว่าการใช้ tetrahydrofuran และ acetone มีผลให้เพิ่มความสามารถในการส่งผ่านประจุบวกหรือโฮลได้ และเมื่อนำไปใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ฟิล์มบางได้แก่ organic solar cells (OSCs) และ organic light-emitting diodes (OLEDs) สามารถเพิ่มประสิทธิภาพให้สูงขึ้นได้อีกด้วย 4) Appl. Phys. Lett. 2021, 119, 063301 พัฒนาการขึ้นรูปฟิล์มบางของ Sn(SCN)2 จนสามารถสร้างฟิล์มที่เรียบ โปร่งใส คุณภาพสูง มีความหนาที่ต่ำกว่า 10 นาโนเมตร และนำไปใช้งานเป็นชั้น exciton-blocking ใน OSCs ได้เป็นครั้งแรก รวมถึงศึกษาคุณสมบัติอิเล็กทรอนิกส์เชิงลึกด้วยวิธี photoelectron spectroscopy 5) Mater. Chem. Phys. 2021, 270, 124834 นอกจากนี้ ได้ขยายขอบเขตความเชี่ยวชาญของกลุ่มวิจัยไปทางด้านเคมีไฟฟ้าเชิงแสงเพื่อรองรับการประยุกต์ใช้งานวัสดุโคออร์ดิเนชันพอลิเมอร์ที่หลากหลายขึ้น โดยในงานนี้ได้เลือกศึกษา Co3O4 ก่อนโดยทำการศึกษาเชิงลึกด้วย spectroelectrochemistry และ transient absorption spectroscopy ทำให้สามารถสร้าง energy diagram ที่ถูกต้องและพบว่าเหตุที่ Co3O4 มีประสิทธิภาพในการเปลี่ยนน้ำเป็นไฮโดรเจนที่ต่ำนั้นเกิดจากระดับพลังงาน conduction band อยู่ต่ำเกินไปทำให้อิเล็กตรอนไม่สามารถรีดิวซ์น้ำได้ โดยสรุปโครงการนี้มีผลผลิตสูงกว่าที่ตั้งเป้าหมายไว้ในคำรับรอง ได้แก่ องค์ความรู้ใหม่ 1 เรื่อง บทความตีพิมพ์ในวารสารระดับนานาชาติที่ถูกจัดอยู่ใน Scopus Q1 จำนวน 5 เรื่อง การพัฒนากำลังคน มี นศ.สำเร็จการศึกษาระดับปริญญาเอก 1 คน และทำการนำเสนอผลงานในงานประชุมวิชาการนานาชาติ 2 ครั้ง

คำสำคัญ