Investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia, han descubierto un nuevo ajuste simple que podría duplicar la eficiencia de la electrónica orgánica. Las pantallas OLED, las células solares basadas en plástico y la bioelectrónica son solo algunas de las tecnologías que podrían beneficiarse de su nuevo descubrimiento, que trata con polímeros de "doble dopado".
La mayoría de nuestros dispositivos electrónicos cotidianos se basan en semiconductores inorgánicos, como el silicio. Un aspecto crucial para su función es un proceso llamado dopaje, que consiste en tejer impurezas en el semiconductor para mejorar su conductividad eléctrica. Esto es lo que permite varios componentes en la energía solar.células y pantallas LED para trabajar.
Para los semiconductores orgánicos, es decir, a base de carbono, este proceso de dopaje es igualmente de extrema importancia. Desde el descubrimiento de plásticos y polímeros conductores de electricidad, un campo para el que se otorgó un Premio Nobel en 2000, investigación y desarrollode la electrónica orgánica se ha acelerado rápidamente. Las pantallas OLED son un ejemplo que ya está en el mercado, por ejemplo, en la última generación de teléfonos inteligentes. Otras aplicaciones aún no se han realizado completamente, en parte debido al hecho de que los semiconductores orgánicos tienen hasta ahorano ha sido lo suficientemente eficiente
El dopaje en semiconductores orgánicos funciona a través de lo que se conoce como reacción redox. Esto significa que una molécula dopante recibe un electrón del semiconductor, lo que aumenta la conductividad eléctrica del semiconductor. Cuantas más moléculas dopantes con las que el semiconductor pueda reaccionar, mayor serála conductividad, al menos hasta cierto límite, después de lo cual la conductividad disminuye. Actualmente, el límite de eficiencia de los semiconductores orgánicos dopados se ha determinado por el hecho de que las moléculas dopantes solo han podido intercambiar un electrón cada una.
Pero ahora, en un artículo en la revista científica Materiales de la naturaleza , el profesor Christian Müller y su grupo, junto con colegas de otras siete universidades demuestran que es posible mover dos electrones a cada molécula dopante.
"A través de este proceso de 'doble dopaje', el semiconductor puede, por lo tanto, ser dos veces más efectivo", dice David Kiefer, estudiante de doctorado en el grupo y primer autor del artículo.
Según Christian Müller, esta innovación no se basa en un gran logro técnico. En cambio, es simplemente un caso de ver lo que otros no han visto.
"Todo el campo de investigación se ha centrado totalmente en el estudio de materiales que solo permiten una reacción redox por molécula. Elegimos mirar un tipo diferente de polímero, con menor energía de ionización. Vimos que este material permitía la transferencia de dos electronesa la molécula dopante. En realidad es muy simple ", dice Christian Müller, profesor de ciencias de polímeros en la Universidad Tecnológica de Chalmers.
El descubrimiento podría permitir mejoras adicionales a las tecnologías que hoy en día no son lo suficientemente competitivas como para llegar al mercado. Un problema es que los polímeros simplemente no conducen la corriente lo suficientemente bien, por lo que hacer que las técnicas de dopaje sean más efectivas ha sido durante mucho tiempo un enfoque para lograrmejor electrónica basada en polímeros. Ahora, esta duplicación de la conductividad de los polímeros, mientras se usa solo la misma cantidad de material dopante, sobre la misma superficie que antes, podría representar el punto de inflexión necesario para permitir la comercialización de varias tecnologías emergentes.
"Con las pantallas OLED, el desarrollo ha llegado lo suficientemente lejos como para que ya estén en el mercado. Pero para que otras tecnologías tengan éxito y lleguen al mercado se necesita algo adicional. Con células solares orgánicas, por ejemplo, o circuitos electrónicos construidos conmaterial orgánico, necesitamos la capacidad de dopar ciertos componentes en la misma medida que la electrónica a base de silicio. Nuestro enfoque es un paso en la dirección correcta ", dice Christian Müller.
El descubrimiento ofrece conocimiento fundamental y podría ayudar a miles de investigadores a lograr avances en electrónica flexible, bioelectrónica y termoelectricidad. El grupo de investigación de Christian Müller está investigando varias áreas aplicadas diferentes, con tecnología de polímeros en el centro. Entre otras cosas, su grupo esestudiando el desarrollo de textiles eléctricamente conductores y células solares orgánicas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Chalmers . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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