En los últimos cinco años, Jonathan Rivnay de la Universidad de Northwestern ha notado un aumento en el desarrollo de nuevos conductores orgánicos mixtos, materiales poliméricos que pueden transportar electrones e iones. Más livianos, más flexibles y más fáciles de procesar que sus contrapartes inorgánicas,Los materiales a base de carbono son prometedores en una amplia variedad de aplicaciones, desde dispositivos médicos hasta almacenamiento de energía. Pero con el aumento de la productividad y la innovación surge un problema tal vez imprevisto.
"Puede ser desafiante y llevar mucho tiempo tomar nuevos materiales, ponerlos en un dispositivo y registrar su desempeño", dijo Rivnay, profesor asistente de ingeniería biomédica en la Escuela de Ingeniería McCormick de Northwestern. "Pero aún más desafiante es apropiadamentecomparar el rendimiento de estos nuevos materiales entre sí porque no se ha establecido un método de evaluación comparativa "
Ahora Rivnay y su equipo han llenado este vacío. Para ayudar a los investigadores a identificar los mejores conductores mixtos orgánicos para aplicaciones específicas, Rivnay y su equipo han desarrollado un nuevo marco para comparar y comparar sus rendimientos. Este método no solo permite la comparaciónde materiales existentes, también podría usarse para informar el diseño de nuevos materiales orgánicos.
La investigación fue publicada en línea en Comunicaciones de la naturaleza . Rivnay es el autor correspondiente del artículo. Sahika Inal, profesora asistente de biociencia en la Universidad de Ciencia y Tecnología King Abdullah, fue el primer autor del artículo.
Los conductores orgánicos son materiales blandos que conducen electricidad. Se muestran prometedores en tecnologías económicas, livianas y flexibles, que incluyen células solares, circuitos electrónicos imprimibles y diodos orgánicos emisores de luz. Más recientemente, su capacidad de interactuar íntimamente con iones y biomoléculas hageneró un interés significativo en la electrónica biointegrada, como los dispositivos médicos implantables que pueden monitorear o regular las señales dentro del cuerpo humano.
Sin embargo, un solo material no puede hacer realidad todas estas aplicaciones. Cada aplicación requiere un material con ciertas características establecidas. Un sensor, por ejemplo, puede requerir un material con extrema sensibilidad, mientras que una nueva clase de baterías puede necesitarun material que sea más estable o que tenga mayor capacidad para retener una carga electrónica.
"Los esfuerzos de diseño de materiales han acelerado el desarrollo de nuevos materiales con funcionalidades y rendimiento específicos", dijo Rivnay. "Pero nos falta una figura de mérito basada en materiales para comparar y guiar el diseño y desarrollo de materiales".
Para resolver este problema, Rivnay y su equipo buscaron el transistor electroquímico orgánico, un tipo de transistor en el que los iones fluyen entre un conductor orgánico y un electrolito para activar o desactivar la corriente eléctrica que fluye a través del dispositivo.En los últimos 20 años, los investigadores generalmente han utilizado un conjunto limitado de polímeros conductores en estos dispositivos. Rivnay cambió esos polímeros por 10 conductores mixtos orgánicos recientemente desarrollados.
Después de construir transistores electroquímicos a partir de 10 conductores mixtos orgánicos diferentes, Rivnay y su equipo midieron qué tan bien se desempeñó cada transistor, comparando parámetros como la facilidad con que cada dispositivo transportaba iones y almacenaba una carga electrónica. Al evaluar el rendimiento de cada material como un transistor, Rivnayluego califica fácilmente sus fortalezas y debilidades.
"Utilizamos transistores electroquímicos orgánicos como herramienta para comprender los nuevos conductores orgánicos mixtos", dijo Rivnay. "Esta herramienta no solo nos permite ver si un material es mejor que otro, también nos dice por qué".
Aunque Rivnay realizó sus experimentos con un conjunto de 10 nuevos materiales, el método podría usarse para cualquier número de conductores orgánicos recientemente desarrollados. A continuación, planea explorar más a fondo las propiedades de los materiales de mejor rendimiento entre los que probó.
"Estamos viendo los materiales más prometedores y tratando de responder más preguntas, como cómo hacerlos más estables o sensibles", dijo Rivnay. "Nuestro trabajo nos permite pensar en estos materiales de manera más racional a medida que los enfocamos"para aplicaciones como biosensores "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad del Noroeste . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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