Las aplicaciones modernas y emergentes en varios campos han encontrado usos creativos para películas delgadas orgánicas (TF); algunos ejemplos destacados incluyen sensores, sistemas fotovoltaicos, transistores, y optoelectrónica. Sin embargo, los métodos actualmente disponibles para producir TF, como la deposición de vapor químico, son costosos y consumen mucho tiempo, ya menudo requieren condiciones muy controladas. Como era de esperar, hacer TF con formas específicas o distribuciones de espesor es aún más desafiante. Dado que desbloquear esta capacidad de personalización podría impulsar avances en muchas aplicaciones sofisticadas, Los investigadores están explorando activamente nuevos enfoques para la fabricación de TF.

En un estudio reciente publicado en Edición internacional Angewandte Chemie , un equipo de científicos de Tokyo Tech encontró una estrategia inteligente y sencilla para producir patrones orgánicos de TF con una forma y un grosor controlables. La investigación fue dirigida por el profesor asociado Shinsuke Inagi, cuyo grupo ha estado profundizando en el potencial de la electroquímica bipolar para la fabricación de TF polimérico. En esta peculiar rama de la electroquímica, un objeto conductor se sumerge en una celda electrolítica, y el campo eléctrico generado por los electrodos de la celda hace que surja una diferencia de potencial a través de la superficie del objeto. Este potencial eléctrico puede ser lo suficientemente grande como para provocar reacciones químicas en la superficie del objeto introducido (y ahora bipolar). Observando que la distribución potencial en el objeto bipolar depende simultáneamente de múltiples factores, El equipo del Prof. Inagi había aprovechado previamente esta técnica para lograr un buen grado de controlabilidad en TF poliméricos fabricados.

Ahora, Yaqian Zhou, un doctorado candidato en el equipo del Prof. Inagi, ha combinado la electroquímica bipolar con una estrategia única desarrollada en la década de 1980 por el Dr. Saji y sus colegas, también de Tokyo Tech. Este otro método, llamada "disrupción de micelas electrolíticas (EMD), "básicamente consiste en encapsular un compuesto orgánico dentro de estructuras esféricas llamadas micelas, que son, como algunos jabones y detergentes, compuesto por moléculas de tensioactivo. Estas moléculas de tensioactivo son especiales porque tienden a perder fácilmente electrones cuando están cerca de un electrodo cargado positivamente; esto desestabiliza las micelas y libera los compuestos orgánicos atrapados dentro, que luego se acumulan y forman una película.

El equipo empleó celdas electroquímicas bipolares especiales con diferentes configuraciones para controlar la distribución de potencial inducida de forma inalámbrica en una placa. creando por ejemplo, un gradiente de voltaje a lo largo de una dirección o un área circular con una zona de potencial positivo. Luego introdujeron micelas cargadas con un compuesto orgánico deseado. El problema es que estas micelas "aparecieron" con mayor frecuencia en las regiones con carga más positiva de la placa bipolar. Por lo tanto, mientras soltaban su cargamento, las películas delgadas que se formaron automáticamente se parecían mucho a la distribución de voltaje inducido, proporcionando un grado interesante de personalización. "Logramos producir una variedad de películas delgadas orgánicas circulares y de gradiente de espesor en experimentos de prueba de concepto, que confirmó la validez de nuestro enfoque propuesto, "destaca el Prof. Inagi.

Esta nueva estrategia es notablemente económica y hace que las películas delgadas personalizables sean mucho más accesibles. Es más, como explica el profesor Inagi, la técnica no se limita a moléculas orgánicas y podría hacerse compatible con polímeros y materiales de carbono. "Hemos desarrollado una herramienta prometedora para varias aplicaciones que se basan en películas delgadas, no solo en el campo de la luminiscencia, sino también para áreas más sofisticadas como los sistemas de biosensores, debido a las condiciones suaves y sin disolventes orgánicos requeridos, ", concluye. Con suerte, Las mejoras adicionales en esta técnica combinada ayudarán a producir películas delgadas que pueden satisfacer todo tipo de demandas prácticas.