Könnten konjugierte Polymere der Schlüssel zur Erschließung einer neuen Ära organischer Piezoelektrika sein? Diese Arbeit zeigt, dass hochmoderne organische Piezoelektrika von piezoelektrischen konjugierten Polymeren übertroffen werden, hauptsächlich dank stark anomaler effektiver Ladungen von Kohlenstoff, größer als 5e – wobei gewöhnliche Werte in der Größenordnung von 1e liegen – und den gigantischen Wert von 30e für Bandlücken in der Größenordnung von 1 eV erreichen. Die Studie konzentriert sich auf die Dichtefunktionaltheorie und konjugierte Polymere. Erste-Prinzipien-Dichtefunktionaltheorie (DFT)-Berechnungen, die in zwei repräsentativen konjugierten Polymeren unter Verwendung von Hybridfunktionalen durchgeführt wurden, zeigen, dass hochmoderne organische Piezoelektrika von piezoelektrischen konjugierten Polymeren übertroffen werden. Die Ergebnisse zeigen hauptsächlich dank stark anomaler effektiver Ladungen von Kohlenstoff, größer als 5e – wobei gewöhnliche Werte in der Größenordnung von 1e liegen. Ein struktureller (ferroelektrischer) Phasenübergang trägt ferner zu einer Verstärkung der piezoelektrischen Antwort bei, die an die in piezoelektrischen Perowskiten in der Nähe von morphotropen Phasengrenzen beobachtete erinnert.
Diese in npj Computational Materials veröffentlichte Forschung steht im Einklang mit dem Fokus der Zeitschrift auf die Verwendung von Computergestützten Methoden zur Förderung der Materialwissenschaften. Sie untersucht die Eigenschaften von konjugierten Polymeren für piezoelektrische Anwendungen und trägt zur Entwicklung neuartiger Materialien mit erweiterten Funktionalitäten bei. Die Studie liegt an der Schnittstelle von Computerchemie, Physik und Materialwissenschaften.