O que durante moito tempo foi considerado unha limitación na electrónica orgánica —a presenza de rexións desordenadas no material semicondutor— pode converterse nunha oportunidade para mellorar o rendemento de dispositivos como pantallas OLED e células solares orgánicas. Así o demostra unha investigación desenvolvida no Centro de Investigación en Tecnoloxías Navais e Industriais (CITENI) da Universidade da Coruña (UDC), a través do Laboratorio de Polímeros Funcionais que dirixe o investigador Oportunius Jaime Martín. O estudo, publicado en Nature Communications, confirma esta idea e abre novas vías para o deseño de materiais electrónicos a partir do control da súa desorde.
Da orde á desorde funcional
Tradicionalmente, os científicos centraron os seus esforzos en optimizar a parte “ordenada” destes materiais, é dicir, as súas zonas cristalinas. Este enfoque débese a que a orde estrutural favorece un transporte de carga máis eficiente e un comportamento óptico máis predicible, algo clave en dispositivos como os díodos orgánicos emisores de luz (OLED). Con todo, a realidade é que a estrutura da pantalla de moitos dispositivos electrónicos actuais está formadas en gran medida por rexións desordenadas, coñecidas como fases “vítreas” ou “amorfas”.
O novo traballo demostra que estas zonas poden axustarse de forma controlada e que, ao facelo, cambian as propiedades ópticas do material. En particular, as condicións de temperatura durante o proceso de fabricación e a velocidade de arrefriado determinan como o material fixa a súa estrutura interna e como responde á luz.
Para chegar a esta conclusión, o equipo investigador estudou como sistema modelo o PFO [poli(9,9-dioctilfluoreno)], un polímero orgánico condutor e electroluminescente amplamente utilizado no eido da electrónica orgánica, especialmente no desenvolvemento de díodos orgánicos emisores de luz, debido á súa capacidade de emisión no rango do azul. Observou que pequenas variacións na temperatura e no estado previo do material xeran estruturas internas distintas. Estas diferenzas, aínda que invisibles nunha primeira ollada, afectan directamente o comportamento óptico, como a tonalidade da luz emitida.
Un cambio de paradigma
Este achado supón un cambio de paradigma: a desorde deixa de ser un efecto secundario inevitable para converterse nunha ferramenta de deseño. En lugar de modificar a composición química do material, basta con axustar o proceso de fabricación para obter mellores prestacións. En palabras do investigador Jaime Martín: “O ‘caos’ en certos materiais electrónicos non é un problema, senón unha oportunidade. No mundo da electrónica orgánica, incluso o ‘caos’ pode deseñarse con precisión”.
As implicacións son amplas. Este enfoque podería permitir o desenvolvemento de dispositivos electrónicos máis eficientes, estables e económicos, desde pantallas máis brillantes ata novas xeracións de enerxía solar flexible.
Referencia: Tailoring the glassy phase in polymer semiconductors tunes their optical properties (Publicado en Nature Communications)
