En lo que podría llamarse un clásico momento "Eureka", los investigadores de materiales de la UC Santa Bárbara han descubierto un método simple pero efectivo para dominar las propiedades eléctricas de los semiconductores de polímeros. La elegante técnica permite el diseño eficiente y la fabricación de circuitos orgánicos eltipo que se encuentra en pantallas flexibles y células solares, por ejemplo de complejidad variable mientras se usa el mismo material semiconductor en todas partes
"Es una estrategia diferente por la cual puedes tomar un material y cambiar sus propiedades", dijo Guillermo Bazán, profesor de química y materiales en UCSB. Con la adición de moléculas de fullereno o tetrabenzoporfirina de cobre CuBP en lugares estratégicos, ellos portadores de carga en materiales semiconductores electrones negativos y "agujeros" positivos pueden controlarse e invertirse para un mejor rendimiento del dispositivo y una fabricación económica. El descubrimiento se publica en un par de documentos que aparecen en las revistas Materiales funcionales avanzados y Materiales electrónicos avanzados .
En el ámbito de los semiconductores de polímeros, la funcionalidad del dispositivo depende del movimiento de los portadores de carga apropiados a través del material. Ha habido muchos avances en la síntesis de materiales de alta movilidad y alto rendimiento, dijo el autor principal Michael Ford, estudiante graduadoen materiales, pero el control fino de los electrones y agujeros es lo que permitirá que estos polímeros sofisticados alcancen su máximo potencial.
"Ha habido un gran esfuerzo para hacer nuevos materiales, pero muchos de ellos pueden no ser apropiados en dispositivos convencionales de baja potencia", dijo Ford. Muchos de estos materiales exhiben conducción "ambipolar", lo que significa que transportan tanto negativos como negativos.explicó cargas positivas, explicó. Entonces, en situaciones en las que solo se requiere una cierta carga, también se está llevando a cabo la carga opuesta, lo que disminuye la utilidad del material.
"Siempre están 'encendidos', por lo que siempre tiene una corriente que atraviesa el dispositivo", dijo Ford. Los medios convencionales para controlar el movimiento de los portadores de carga a menudo implican medidas más complejas, como múltiples pasos de evaporación de metal o depositar capas adicionalesque son difíciles de administrar. Estas acciones a menudo requieren un procesamiento o fabricación más complicados, lo que al final podría vencer el propósito de la electrónica flexible de bajo costo.
Este nuevo desarrollo fue en realidad un descubrimiento científico accidental clásico, según Ford, quien estaba investigando, simultáneamente, las propiedades de dos materiales. Observó que el uso de aditivos de fullereno limitaba la conducción de un portador de carga electrones negativos, mientras permitíael otro agujeros positivos para permanecer móvil.
"En un experimento, solo estábamos tratando de hacer algunas mediciones adicionales para un póster, y al hacer una medición me di cuenta de que resolvía el problema que estaba teniendo con mi otro material, que era el problema de nunca apagarme"Dijo Ford. Decidió emplear el aditivo fullereno de un experimento para abordar problemas en el otro y descubrió que podría usarse para permitir que solo se muevan cargas positivas, al tiempo que agrega estabilidad operativa.
A partir de ahí, él y sus colaboradores trabajaron para controlar la conducción de carga negativa de la misma manera. Se introdujo un aditivo diferente, uno al que le gustan los agujeros, CuBP, y se apagó el transporte ambipolar en sentido opuesto al fullereno.Ahora los electrones negativos permanecen móviles y el transporte de agujeros es limitado.
"Teníamos dos dispositivos, ambos usando el mismo semiconductor de polímero pero con diferentes aditivos", explicó Ford. "Uno era un interruptor para agujeros, y el otro era un interruptor para electrones. Esto nos permitió desarrollar un inversor complementario, quees como los componentes básicos que componen los circuitos en los teléfonos celulares y las computadoras modernas ".
"Así que tenemos por primera vez esta capacidad de tomar estos semiconductores ambipolares y diseñarlos a través del procesamiento de la solución de un circuito donde en ciertas partes solo los electrones se mueven, o solo los agujeros se mueven", dijo Bazan, "pero mantén el mismomaterial semiconductor ". Los aditivos crean" trampas "que pueden usarse para dominar las propiedades del semiconductor de una manera directa, agregó."
Los usos potenciales de este método son muchos, particularmente en situaciones en las que la electrónica flexible de bajo costo y baja potencia sería útil, como las etiquetas de empaque imprimibles que funcionan como sensores de temperatura para alimentos y otros artículos sensibles que se envían a largas distancias.
"Es esta idea donde podemos tener un aditivo que puede ser una pequeña fracción del total y que nos permitirá dominar las propiedades electrónicas del semiconductor", dijo Bazan. "Una vez que tenga eso bajo control, puede hacerlotodo tipo de cosas geniales "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Santa Bárbara . Original escrito por Sonia Fernández. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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