En un desarrollo beneficioso tanto para la industria como para el medio ambiente, Los investigadores de UC Santa Barbara han creado un recubrimiento de alta calidad para componentes electrónicos orgánicos que promete disminuir el tiempo de procesamiento y los requisitos de energía.

"Es mas rapido, y no es tóxico, "dijo Kollbe Ahn, miembro de la facultad de investigación del Instituto de Ciencias Marinas de UCSB y autor correspondiente de un artículo publicado en Nano letras .

En la fabricación de componentes electrónicos poliméricos (también conocidos como "orgánicos"), la tecnología detrás de las pantallas flexibles y las células solares, el material utilizado para dirigir y mover la corriente es de suma importancia. Dado que los defectos reducen la eficiencia y la funcionalidad, se debe prestar especial atención a la calidad, incluso hasta el nivel molecular.

A menudo, eso puede significar largos tiempos de procesamiento, o procesos relativamente ineficientes. También puede significar el uso de sustancias tóxicas. Alternativamente, los fabricantes pueden optar por acelerar el proceso, lo que podría costar energía o calidad.

Afortunadamente, como resulta, eficiencia, El rendimiento y la sostenibilidad no siempre tienen que intercambiarse entre sí en la fabricación de estos productos electrónicos. Sin mirar más allá de la playa del campus, Los investigadores de UCSB se han inspirado en los moluscos que viven allí. Mejillones, que han perfeccionado el arte de adherirse a prácticamente cualquier superficie en la zona intermareal, servir como modelo para una fluidez molecular, monocapa autoensamblada para transistores de efecto de campo de polímero de alta movilidad, en esencia, un revestimiento de superficie que se puede utilizar en la fabricación y procesamiento del polímero conductor que mantiene su eficacia.

Más específicamente, según Ahn, fue el mecanismo de adhesión del mejillón lo que despertó el interés de los investigadores. "Estamos inspirados por las proteínas en la interfaz entre la placa y el sustrato, " él dijo.

Antes de que los mejillones se adhieran a la superficie de las rocas, pilotes u otras estructuras que se encuentran en la inhóspita zona intermareal, segregan proteínas a través de la arboleda ventral de sus pies, de forma incremental. En un paso que mejora el rendimiento de la unión, Primero se genera una fina capa de imprimación de moléculas de proteína como puente entre el sustrato y otras proteínas adhesivas en las placas que inclinan los hilos de biso de sus pies para superar la barrera del agua y otras impurezas.

Ese tipo de molécula de ion híbrido, con cargas positivas y negativas, inspirada en las proteínas nativas del mejillón (polianfolitos), puede autoensamblarse y formar una capa fina sub-nano en agua a temperatura ambiente en unos pocos segundos. La monocapa libre de defectos proporciona una plataforma para polímeros conductores en la dirección adecuada en varias superficies dieléctricas.

Métodos actuales para tratar superficies de silicio (la superficie dieléctrica más común), para la producción de transistores orgánicos de efecto de campo, requiere un método de procesamiento por lotes que es relativamente poco práctico, dijo Ahn. Aunque el calor puede acelerar este paso, Implica el uso de energía y aumenta el riesgo de defectos.

Con este mecanismo de recubrimiento bioinspirado, es posible un método continuo de recubrimiento por inmersión rollo a rollo para producir dispositivos electrónicos orgánicos, según los investigadores. También evita el uso de productos químicos tóxicos y su eliminación, reemplazándolos con agua.

"La importancia medioambiental de este trabajo es que estos nuevos imprimadores bioinspirados permiten la nanofabricación en superficies de dióxido de silicona en ausencia de disolventes orgánicos, altas temperaturas de reacción y reactivos tóxicos, "dijo el coautor Roscoe Lindstadt, un estudiante de posgrado investigador en el laboratorio del profesor de química de UCSB Bruce Lipshutz. "Para que los profesionales se cambien a los más nuevos, protocolos más benignos para el medio ambiente, necesitan ser competitivos con los existentes, y afortunadamente el rendimiento del dispositivo se mejora mediante el uso de este método 'más ecológico' ".