Los científicos del Centro Skoltech de Ciencia y Tecnología de la Energía (CEST) y el Instituto de Problemas de Física Química de la Academia de Ciencias de Rusia han desarrollado un enfoque novedoso para preparar películas delgadas de semiconductores de fullereno. El método permite la fabricación de componentes electrónicos orgánicos sin utilizar disolventes orgánicos tóxicos y costosas tecnologías de vacío. reduciendo así los riesgos medioambientales y haciendo más accesible la electrónica orgánica. Los resultados de su estudio se publicaron en la Revista de Química de Materiales C .

La electrónica orgánica proporciona a los fabricantes capacidades únicas inconcebibles en otras tecnologías. El peso ligero La flexibilidad y el bajo costo de los semiconductores orgánicos junto con sus propiedades personalizadas abren amplias oportunidades para diseñar dispositivos económicos y eficientes para la tecnología de Internet de las cosas (IoT). monitoreo de salud en tiempo real, control de calidad de alimentos y muchas otras aplicaciones.

Sin embargo, Existen varios obstáculos para el uso comercial a gran escala de semiconductores orgánicos, en particular, los riesgos medioambientales asociados con la producción en masa de componentes electrónicos de semiconductores orgánicos utilizando técnicas de revestimiento e impresión con un gran volumen de vapores de disolventes orgánicos tóxicos peligrosos para el medio ambiente descargados a la atmósfera. Los métodos de vacío son respetuosos con el medio ambiente pero consumen mucha energía, lo que resulta en costos de producción mucho más altos y mayores emisiones de CO ₂ y otros gases de efecto invernadero en la generación de energía. Reemplazo de compuestos orgánicos tóxicos, como el cloroformo, tolueno o 1, 2-diclorobenceno, con solventes seguros como agua o alcoholes puede ser un gran avance.

Una forma única de carbono, fullereno C60, está representado por moléculas similares en forma a un balón de fútbol y que poseen una gran cantidad de propiedades notables, en particular siendo buenos semiconductores de tipo n. Sin embargo, como muchos otros semiconductores, es principalmente soluble en disolventes orgánicos tóxicos (ya menudo clorados).

Más temprano, un equipo de investigación dirigido por el profesor de Skoltech Pavel Troshin demostró que los derivados de fullereno que contienen azufre se descomponen cuando se calientan ligeramente, produciendo fullereno inicial. En su trabajo reciente, los investigadores aprovecharon esta propiedad para obtener películas delgadas de fullereno a partir de soluciones acuosas.

"El objetivo de nuestro estudio fue desarrollar un método para recubrir películas delgadas de fullereno a partir de soluciones acuosas o alcohólicas. De particular interés en este contexto son los derivados de fullereno que contienen azufre con grupos ionógenos (amina o carboxílicos) que son fácilmente solubles en agua. Esto significa que se pueden usar soluciones acuosas de estos compuestos precursores como "tinta electrónica" y aplicarlas sobre un sustrato utilizando las técnicas de impresión y recubrimiento existentes para obtener películas que solo necesitan ser recocidas para obtener películas semiconductoras de fullereno de alta calidad. "explica el primer autor del artículo y estudiante de doctorado de Skoltech, Artyom Novikov.

Las películas semiconductoras de fullereno obtenidas a partir de un compuesto precursor soluble en agua se utilizaron para fabricar transistores orgánicos de efecto de campo con alta movilidad de portadores de carga y sensores de gas que pueden detectar analitos (amoníaco) en concentraciones de menos de 1 ppm.

Los resultados obtenidos en este estudio demuestran el gran potencial de los compuestos precursores solubles en agua para la producción ecológica de electrónica orgánica.