Un grupo de investigación dirigido por Simone Fabiano en el Laboratorio de Electrónica Orgánica, Universidad de Linköping, ha creado un material orgánico con una conductividad excelente que no necesita ser dopado. Lo han logrado mezclando dos polímeros con diferentes propiedades.

Para aumentar la conductividad de los polímeros, y de esta forma obtener una mayor eficiencia en células solares orgánicas, diodos emisores de luz y otras aplicaciones bioelectrónicas, los investigadores hasta ahora han dopado el material con diversas sustancias. Típicamente, esto se hace quitando un electrón o donándolo al material semiconductor con una molécula dopante, una estrategia que aumenta el número de cargas y, por tanto, la conductividad del material.

"Normalmente dopamos nuestros polímeros orgánicos para mejorar su conductividad y el rendimiento del dispositivo. El proceso es estable durante un tiempo, pero el material se degenera y las sustancias que usamos como agentes dopantes pueden eventualmente filtrarse. Esto es algo que queremos evitar a toda costa en, por ejemplo, aplicaciones bioelectrónicas, donde los componentes electrónicos orgánicos pueden brindar enormes beneficios en la electrónica portátil y como implantes en el cuerpo, "dice la profesora adjunta Simone Fabiano, jefe del grupo de Nanoelectrónica Orgánica dentro del Laboratorio de Electrónica Orgánica de la Universidad de Linköping.

El grupo de investigación, con científicos de cinco países, ahora ha logrado combinar los dos polímeros, produciendo una tinta conductora que no requiere ningún dopaje para conducir la electricidad. Los niveles de energía de los dos materiales coinciden perfectamente, de modo que las cargas se transfieran espontáneamente de un polímero a otro.

Los resultados han sido publicados en Materiales de la naturaleza .

"El fenómeno de la transferencia de carga espontánea se ha demostrado antes, pero solo para monocristales a escala de laboratorio. Nadie ha mostrado nada que pueda utilizarse a escala industrial. Los polímeros consisten en moléculas grandes y estables que son fáciles de depositar desde la solución, y es por eso que son adecuados para su uso a gran escala como tinta en productos electrónicos impresos, "dice Simone Fabiano.

Los polímeros son materiales simples y relativamente baratos, y están disponibles comercialmente. No se filtran sustancias extrañas de la nueva mezcla de polímeros. Permanece estable durante mucho tiempo y resiste altas temperaturas. Estas propiedades son importantes para los dispositivos de recolección / almacenamiento de energía, así como para los dispositivos electrónicos portátiles.

"Como están libres de agentes dopantes, son estables en el tiempo y pueden utilizarse en aplicaciones exigentes. El descubrimiento de este fenómeno abre posibilidades completamente nuevas para mejorar el rendimiento de los diodos emisores de luz y las células solares. Este es también el caso de otras aplicaciones termoeléctricas, y no menos importante para la investigación dentro de la electrónica portátil y de cuerpo cerrado, "dice Simone Fabiano.

"Hemos involucrado a científicos de la Universidad de Linköping y la Universidad de Tecnología de Chalmers, y expertos en EE. UU., Alemania, Japón, y China. Ha sido una gran experiencia liderar este trabajo, que es un gran e importante paso en el campo, " él dice.

La financiación principal de la investigación proviene del Consejo de Investigación Sueco y del Centro de Ciencias de la Madera Wallenberg. También se ha realizado en el marco de la iniciativa estratégica en materiales funcionales avanzados, AFM, en la Universidad de Linköping.

"Fundamentalmente, dopaje en polímeros conductores, generando alta conductividad eléctrica, hasta ahora solo se ha logrado combinando un dopante no conductor con un polímero conductor. Ahora, por primera vez, la combinación de dos polímeros conductores produce un sistema compuesto que es altamente estable y altamente conductor. Este descubrimiento define un nuevo capítulo importante en el campo de los polímeros conductores, y despertará muchas aplicaciones novedosas e interés en todo el mundo, "dice el profesor Magnus Berggren, director del Laboratorio de Electrónica Orgánica de la Universidad de Linköping.