Conseguir materiais máis eficientes, estables e lixeiros é un dos retos ao que se enfronta o desenvolvemento de enerxías limpas e sostibles como as que aproveitan a luz solar. E unha investigación internacional con liderado galego vén de dar un paso adiante para acadar polímeros que melloren a condutividade dos paneis solares.
O Laboratorio de Polímeros Funcionais do CITENI, con sede no Campus Industrial de Ferrol da Universidade da Coruña, encabezou un estudo que desvelou por primeira vez unha nova forma de organización molecular dos polímeros semicondutores, os materiais plásticos con propiedades electrónicas dos que depende a enerxía solar orgánica, chamada a ser un complemento ás tecnoloxías fotovoltaicas convencionais.
O traballo publicado na revista Advanced Functional Materials céntrase en polímeros de tipo push-pull, que integran bloques moleculares con capacidade de intercambiar electróns para favorecer a absorción de luz e o transporte de carga. A investigación revela que estes materiais non son simplemente amorfos nin cristalinos, senón que presentan unha estrutura intermedia: unha mesofase sólida.
Un prato de fideos
Javier Martín, investigador principal do estudo, tira dun símil culinario para explicar a complexa organización en estrutura laminar que se da nestes plásticos nos que se produce unha situación de coexistencia entre orde e desorde. “A organización destas fases no polímero, observada ao microscopio, aseméllase a un prato de fideos, onde coexisten agrupacións ordenadas con outras máis desordenadas“, sinala o científico da UDC.
Un dos principais achados foi a confirmación de rexións máis ordenadas neste tipo de material. Ata este estudo non se observaran sinais térmicos típicos de materiais desordenados, como a transición vítrea, que consiste nun cambio gradual no que o material perde rixidez ao quecer. Deste xeito, sinalan dous novos compostos (o D18 ou o PM6) como polímeros de maior rendemento ao presentar menos rexións desordenadas.
Os investigadores do CITENI conseguiron demostrar que a exposición a altas temperaturas permite a reorganización interna destes polímeros. Isto abre a porta a procesos de axuste como os tratamentos térmicos posdeposición, que son clave para optimizar a organización molecular e, desta forma, mellorar o rendemento dos dispositivos.
A enerxía solar do futuro
“Demostramos que estes polímeros forman unha fase estruturalmente complexa, que combina orde, desorde, zonas ríxidas e zonas flexibles; e que pode explicarse mellor como unha nova clase de mesofase sólida. Entender esta estrutura dános unha poderosa ferramenta para seguir mellorando as tecnoloxías solares orgánicas“, destaca o equipo liderado por Javier Martín.
Os resultados do estudo, que conta con varios socios -entre eles o Centro Singular de Investigación en Química Biolóxica e Materiais Moleculares da USC (CiQUS)-, permite sentar as bases para o deseño de novos polímeros con maior estabilidade, eficiencia e lixeireza. Un avance non só para o campo da enerxía solar, senón que tamén terá implicacións na electrónica flexible e a bioelectrónica.
