El investigador de LiU Klas Tybrandt ha presentado un modelo teórico que explica el acoplamiento entre iones y electrones en el PEDOT de polímero conductor ampliamente utilizado: PSS. El modelo tiene profundas implicaciones para aplicaciones en electrónica impresa, almacenamiento de energía en papel y bioelectrónica.
Uno de los materiales más utilizados en electrónica orgánica es el polímero conductor PEDOT: PSS, y se han publicado decenas de miles de artículos científicos que hacen referencia al material y sus propiedades. Una de las principales ventajas de PEDOT: PSS es queconduce iones y electrones, pero un modelo que explica cómo funciona esto, hasta ahora, no ha estado disponible. Sabemos que el material tiene varias propiedades útiles, pero no sabemos por qué.
Klas Tybrandt, investigador principal del grupo Soft Electronics del Laboratorio de Electrónica Orgánica, Campus Norrköping, ha desarrollado un modelo teórico para la interacción entre iones y electrones que explica cómo se relacionan el transporte de iones y el transporte de electrones. El modelo ha sido publicadoen el diario Avances científicos .
"Los modelos electroquímicos clásicos se han utilizado principalmente en el pasado para este tipo de sistema, y esto ha llevado a un cierto grado de confusión, ya que los modelos no incluyen las propiedades de los semiconductores. Hemos utilizado una descripción puramente física que aclaralos conceptos ", dice Klas Tybrandt.
El material es una mezcla de un polímero semiconductor y un polímero que conduce iones. Las dos fases se mezclan a escala nanométrica, e incluso una película delgada contiene una gran cantidad de interfaces. En la superficie de contacto entre la electrónica ylas fases iónicas, lo que se conoce como una "doble capa eléctrica" se forma, lo que significa que aquí se acumula una separación de carga entre iones y electrones.
"Hemos combinado la física de semiconductores con una teoría para electrolitos y capas dobles eléctricas, y hemos podido describir las propiedades del material sobre una base teórica. También tenemos resultados experimentales que muestran que el modelo está de acuerdo con las mediciones de laboratorio".dice Klas Tybrandt.
PEDOT: PSS es uno de varios materiales poliméricos que actúan de la misma manera. Una mayor comprensión del material y sus propiedades únicas es un avance importante para los investigadores en varias áreas de la electrónica orgánica.
Una de esas áreas es la electrónica impresa, donde ahora es posible calcular y optimizar el rendimiento de pantallas y transistores electrocrómicos.
Otra área que se beneficia del nuevo modelo es la bioelectrónica. Aquí, los materiales que conducen iones y electrones son particularmente interesantes, ya que pueden acoplar los sistemas de conducción de iones del cuerpo con los circuitos electrónicos en, por ejemplo, sensores.
"Podemos optimizar las aplicaciones de una manera completamente nueva, ahora que entendemos cómo funcionan estos materiales", dice Klas Tybrandt.
Una tercera área es el almacenamiento de energía en papel, un campo en el que los investigadores de LiU son líderes mundiales.
"Comprender la complejidad de estos polímeros nos permite desarrollar y optimizar la tecnología. Esta será una de las áreas para el recién inaugurado Centro de Ciencias de la Madera Wallenberg", dice Klas Tybrandt.
La financiación principal para el proyecto ha sido proporcionada por el Consejo de Investigación Sueco y la iniciativa del Área de Investigación Estratégica del gobierno sueco en Materiales Funcionales Avanzados en la Universidad de Linköping.
Se publicó el artículo Acoplamiento de doble capa potencial químico-eléctrico en mezclas conjugadas de polímero y polielectrolito, escrito por Klas Tybrandt, Igor V Zozoulenko y Magnus Berggren, Laboratorio de Electrónica Orgánica, Universidad de Linköping. Avances científicos .
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Linköping . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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