Circuitos de transistores electrónicos impresos y pantallas en las que se puede cambiar el color de los píxeles individuales, son dos de las muchas aplicaciones de la investigación pionera en el Laboratorio de Electrónica Orgánica, Universidad de Linköping. Se han publicado nuevos resultados revolucionarios sobre estos temas en la prestigiosa revista científica Avances de la ciencia .

Los investigadores en electrónica orgánica tienen un material favorito con el que trabajar:el polímero conductor PEDOT:PSS, que conduce tanto electrones como iones. Las pantallas y transistores fabricados con este polímero tienen muchas ventajas, que incluyen que son simples y baratos de fabricar, y el material en sí no es peligroso. Tiene, sin embargo, Ha sido difícil crear dispositivos que cambien rápidamente a un voltaje específico, conocido como el "voltaje umbral". Esto da que tiene, hasta aquí, Ha sido difícil controlar el estado actual de los transistores o el estado de color de las pantallas de una manera precisa.

"La falta de cualquier umbral en las características de conmutación redox de PEDOT:PSS dificulta la biestabilidad y la rectificación, características que permitirían el direccionamiento matricial pasivo en la funcionalidad de la pantalla o la memoria ", dice Simone Fabiano, profesor titular del Laboratorio de Electrónica Orgánica, LOE, quien es el autor principal del artículo en Science Advances, junto con Negar Sani del instituto de investigación RISE Acreo.

Hace más de cinco años surgió una idea descabellada en el Laboratorio de Electrónica Orgánica:¿podrías resolver este problema combinando electroquímica con ferroelectricidad? Los materiales ferroeléctricos consisten en dipolos. Un extremo de un dipolo tiene una carga positiva y el otro una carga negativa, y estos dipolos "ferroeléctricos" giran cuando se exponen a un campo eléctrico más allá de un umbral específico.

El jefe del laboratorio, el profesor Magnus Berggren, no podía dejar descansar esta idea, y cuando recibió una beca de investigación de la Fundación Knut y Alice Wallenberg en diciembre de 2012 para usar libremente, Este fue uno de los proyectos de alto riesgo en los que decidió invertir.

"Llamamos a la investigación y luego investigación vertiginosa, y aquí hay un resultado. Nuestra demostración demuestra que la investigación verdaderamente líder suele llevar mucho tiempo y requiere mucha paciencia. Simone Fabiano ha hecho un gran trabajo aquí, y se negó a darse por vencido cuando otros han dudado, "dice Magnus Berggren.

Después de muchos años de tenaces experimentos, Simone Fabiano y sus colegas del Laboratorio de Electrónica Orgánica han logrado aplicar una capa delgada de un material ferroeléctrico en un electrodo en circuitos y dispositivos electroquímicos orgánicos.

"El grosor de la capa determina el voltaje al que cambia el circuito o la pantalla cambia de color. Ya no se requieren transistores en las pantallas:podemos controlarlos píxel por píxel simplemente a través de una fina capa ferroeléctrica en el electrodo, "dice Simone Fabiano.

El grupo de investigación LOE muestra en el artículo que "ferroelectroquímica", la combinación de ferroelectricidad y electroquímica, se puede utilizar en pantallas en el campo de la electrónica impresa y en transistores orgánicos. Los científicos prevén, sin embargo, muchas otras áreas de aplicación.

"Los componentes ferroelectroquímicos se pueden integrar fácilmente en matrices de memoria y en aplicaciones bioelectrónicas, solo para dar un par de ejemplos, "dice Simone Fabiano.

La tecnología ahora está protegida por patentes.

"El campo de la ferroelectroquímica en realidad no existe, pero hemos logrado el éxito con esta combinación, "Magnus Berggren concluye.