Semiconductores hechos de materiales orgánicos, p.ej. para diodos emisores de luz (OLED) y células solares, podría reemplazar o complementar la electrónica basada en silicio en el futuro. La eficiencia de tales dispositivos depende fundamentalmente de la calidad de las capas delgadas de tales semiconductores orgánicos. Estas capas se crean recubriendo o imprimiendo "tintas" que contienen el material. Investigadores del Instituto Max Planck de Investigación de Polímeros (MPI-P) han desarrollado un modelo informático que predice la calidad de tales capas en función de las condiciones de procesamiento, como el tiempo de secado de la tinta o el recubrimiento rápido. Este modelo tiene como objetivo acelerar los enfoques que requieren mucho tiempo para la optimización de procesos y productos.

Los semiconductores orgánicos se utilizan hoy en día para varios componentes electrónicos, como diodos emisores de luz, células solares y transistores. Cuando algunas de estas aplicaciones ya se utilizan ampliamente (OLED en particular), otros aún requieren una mejora sustancial antes de que puedan introducirse en el mercado. Dichos componentes dependen del transporte de electrones a través del semiconductor orgánico. En el caso de los OLED, por ejemplo, los electrones reciben energía mediante un voltaje eléctrico, que luego pueden volver a emitir en forma de luz. Sin embargo, si la calidad de la capa orgánica es mala, gran parte de la energía se devuelve al material sin emitir luz.

Una forma atractiva de fabricar las capas semiconductoras, es mediante la impresión o el recubrimiento de una tinta que contiene el semiconductor orgánico en un disolvente. Durante la evaporación del solvente, el semiconductor forma cristales. El tamaño y la forma de estos cristales determinan el aspecto y la calidad de la capa funcional. "El tamaño y la forma óptimos del cristal dependen en gran medida de la aplicación, "dice el Dr. Jasper J. Michels, autor principal del estudio y líder de grupo en el departamento del Prof. Paul Blom en el MPI-P. Un gran problema es que hasta ahora no ha sido posible predecir cómo la cristalización depende de las propiedades de la tinta y del proceso de recubrimiento. Por eso, encontrar la estrategia de fabricación que ofrezca el mejor rendimiento posible del producto suele llevar mucho tiempo, derrochador y caro. "No poder predecir la idoneidad de las capas recubiertas impide trasladar la fabricación a escala de laboratorio a la producción industrial y dificulta la difusión de nuevas aplicaciones para la electrónica orgánica, "Explica Michels.

Un equipo de científicos dirigido por Michels ha desarrollado un modelo informático capaz de hacer tales predicciones. Los cálculos imitan el recubrimiento y la cristalización reales, como sucede en tiempo real. Al aumentar la velocidad del recubrimiento en sus simulaciones por computadora, los autores demostraron cómo la forma de los cristales exhibe una transición de cintas, a través de elipsoides alargados a pequeños polígonos. Las simulaciones revelaron que si estas transiciones de forma son repentinas o graduales depende en gran medida de la rapidez con que se evapora el disolvente. "Si ahora sabemos qué papel juegan las interfaces de cristal a cristal durante la operación, Nuestro nuevo modelo puede calcular previamente los ajustes del material y del proceso para alcanzar un compromiso óptimo entre, por ejemplo, velocidad de producción y calidad de la película, ", Explica Michels." Por lo tanto, esperamos que nuestro trabajo sea un paso importante para finalmente hacer disponibles nuevos productos basados ​​en semiconductores orgánicos ". El estudio ha sido publicado en la reconocida revista Materiales de la naturaleza .