El investigador de LiU, Klas Tybrandt, ha desarrollado un modelo teórico que explica el acoplamiento entre iones y electrones en el polímero conductor ampliamente utilizado PEDOT:PSS. El modelo podría tener aplicaciones en electrónica impresa, almacenamiento de energía en papel, y bioelectrónica.

Uno de los materiales más utilizados en la electrónica orgánica es el polímero conductor PEDOT:PSS, el tema de decenas de miles de artículos científicos. Una de las principales ventajas de PEDOT:PSS es que conduce tanto iones como electrones, pero los investigadores carecían de un modelo que explicara cómo funciona esto.

Klas Tybrandt, investigador principal del grupo de Soft Electronics del Laboratorio de Electrónica Orgánica, Campus Norrköping, ha desarrollado un modelo teórico para la interacción entre iones y electrones que explica cómo se relacionan el transporte de iones y el transporte de electrones. El modelo ha sido publicado en la prestigiosa revista Avances de la ciencia .

"Los modelos electroquímicos clásicos se han utilizado principalmente en el pasado para este tipo de sistema, y esto ha llevado a un cierto grado de confusión, ya que los modelos no incluyen las propiedades de los semiconductores. Hemos utilizado una descripción puramente física que aclara los conceptos, "dice Klas Tybrandt.

El material es una mezcla de un polímero semiconductor y un polímero que conduce iones. Las dos fases se mezclan hasta la escala nanométrica, e incluso una película delgada contiene una gran cantidad de interfaces. En la superficie de contacto entre las fases electrónica e iónica, se forma lo que se conoce como "doble capa eléctrica", lo que significa que aquí se acumula una separación de carga entre iones y electrones.

"Hemos combinado la física de semiconductores con una teoría para electrolitos y dobles capas eléctricas, y hemos podido describir las propiedades del material sobre una base teórica. También tenemos resultados experimentales que muestran que el modelo concuerda con las mediciones de laboratorio, "dice Klas Tybrandt.

PEDOT:PSS es uno de varios materiales poliméricos que actúan de la misma manera. Una mayor comprensión del material y sus propiedades únicas es un gran avance para los investigadores en varias áreas de la electrónica orgánica. Una de esas áreas es la electrónica impresa, donde ahora es posible calcular y optimizar el rendimiento de pantallas y transistores electrocrómicos.

Otra área que se beneficia del nuevo modelo es la bioelectrónica. Aquí, Los materiales que conducen tanto iones como electrones son particularmente interesantes, ya que pueden acoplar los sistemas conductores de iones del cuerpo con los circuitos electrónicos en, por ejemplo, sensores. "Podemos optimizar las aplicaciones de una forma completamente nueva, ahora que entendemos cómo funcionan estos materiales, "dice Klas Tybrandt.

Una tercera área es el almacenamiento de energía en papel, un campo en el que los investigadores de LiU son líderes mundiales. "Comprender la complejidad de estos polímeros nos permite desarrollar y optimizar la tecnología. Esta será una de las áreas del recién inaugurado Wallenberg Wood Science Center, "dice Klas Tybrandt.