Investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia, han descubierto un nuevo ajuste simple que podría duplicar la eficiencia de la electrónica orgánica. Pantallas OLED, Las células solares de plástico y la bioelectrónica son solo algunas de las tecnologías que podrían beneficiarse de su nuevo descubrimiento. que se ocupa de polímeros "doblemente dopados".

La mayoría de la electrónica se basa en semiconductores inorgánicos como el silicio. Crucial para su función es un proceso llamado dopaje, que implica tejer impurezas en el semiconductor para mejorar su conductividad eléctrica. Esto permite que funcionen varios componentes en células solares y pantallas LED.

Para orgánicos, es decir, a base de carbono:semiconductores, este proceso de dopaje también es muy importante. Desde el descubrimiento de plásticos y polímeros conductores de electricidad, un campo por el que se otorgó el Premio Nobel en 2000, La investigación y el desarrollo de la electrónica orgánica se ha acelerado rápidamente. Las pantallas OLED son un ejemplo que ya está en el mercado, por ejemplo, en la última generación de teléfonos inteligentes. Otras aplicaciones aún no se han realizado por completo, debido en parte al hecho de que los semiconductores orgánicos aún no son lo suficientemente eficientes.

El dopaje en semiconductores orgánicos opera a través de lo que se conoce como reacción redox. Esto significa que una molécula dopante recibe un electrón del semiconductor, aumentando la conductividad eléctrica del semiconductor. Cuantas más moléculas dopantes con las que pueda reaccionar el semiconductor, cuanto mayor sea la conductividad, al menos hasta cierto límite, después de lo cual la conductividad disminuye. En la actualidad, el límite de eficiencia de los semiconductores orgánicos dopados se ha determinado por el hecho de que las moléculas dopantes solo podían intercambiar un electrón cada una.

Pero ahora, en un artículo de la revista científica Materiales de la naturaleza , el grupo de Christian Müller, profesor de Ciencia de Polímeros en la Universidad Tecnológica de Chalmers, junto con colegas de otras siete universidades, demuestra que es posible mover dos electrones a cada molécula dopante.

"A través de este proceso de doble dopaje, por tanto, el semiconductor puede volverse dos veces más eficaz, "dice David Kiefer, Doctor. alumno del grupo y primer autor del artículo.

Según Christian Müller, esta innovación no se basa en un gran logro técnico. En lugar de, es simplemente un caso de ver lo que otros no han visto. "Todo el campo de investigación se ha centrado totalmente en estudiar materiales que solo permiten una reacción redox por molécula. Elegimos mirar un tipo diferente de polímero con menor energía de ionización. Vimos que este material permitía la transferencia de dos electrones al dopante molécula. En realidad, es muy simple, "dice Müller, Profesor de Ciencia de Polímeros en la Universidad Tecnológica de Chalmers.

El descubrimiento podría permitir mejoras adicionales en tecnologías que hoy en día no son lo suficientemente competitivas para llegar al mercado. Un problema es que los polímeros simplemente no conducen la corriente lo suficientemente bien, por lo tanto, hacer que las técnicas de dopaje sean más efectivas ha sido durante mucho tiempo un enfoque para lograr una mejor electrónica basada en polímeros. Ahora, esta duplicación de la conductividad de los polímeros, usando solo la misma cantidad de material dopante sobre la misma área de superficie que antes, podría representar el punto de inflexión necesario para comercializar varias tecnologías emergentes.

"Con pantallas OLED, el desarrollo ha llegado lo suficientemente lejos como para que ya estén en el mercado. Pero para que otras tecnologías tengan éxito y lleguen al mercado, se necesita algo extra. Con células solares orgánicas, por ejemplo, o circuitos electrónicos construidos con material orgánico, necesitamos la capacidad de dopar ciertos componentes en la misma medida que la electrónica basada en silicio. Nuestro enfoque es un paso en la dirección correcta, "dice Müller.

El descubrimiento ofrece conocimientos fundamentales y podría ayudar a miles de investigadores a lograr avances en electrónica flexible. bioelectrónica y termoelectricidad. El grupo de investigación de Christian Müller está investigando varias áreas aplicadas basadas en la tecnología de polímeros. Entre otras cosas, su grupo está estudiando el desarrollo de tejidos conductores de electricidad y células solares orgánicas.