Klas Tybrandt, pesquisador da LiU, desenvolveu um modelo teórico que explica o acoplamento entre íons e elétrons no amplamente utilizado polímero condutor PEDOT:PSS. O modelo pode ter aplicações em eletrônica impressa, armazenamento de energia em papel, e bioeletrônica.

Um dos materiais mais comumente usados ​​em eletrônica orgânica é o polímero condutor PEDOT:PSS, assunto de dezenas de milhares de artigos científicos. Uma das principais vantagens do PEDOT:PSS é que ele conduz íons e elétrons, mas os pesquisadores não tinham um modelo que explica como isso funciona.

Klas Tybrandt, investigador principal do grupo Soft Electronics no Laboratório de Eletrônica Orgânica, Campus Norrköping, desenvolveu um modelo teórico para a interação entre íons e elétrons que explica como o transporte de íons e o transporte de elétrons estão relacionados. O modelo foi publicado na prestigiosa revista Avanços da Ciência .

"Modelos eletroquímicos clássicos foram usados ​​principalmente no passado para este tipo de sistema, e isso levou a um certo grau de confusão, uma vez que os modelos não incluem as propriedades dos semicondutores. Usamos uma descrição puramente física que esclarece os conceitos, "diz Klas Tybrandt.

O material é uma mistura de um polímero semicondutor e um polímero que conduz íons. As duas fases são misturadas em escala nanométrica, e até mesmo um filme fino contém um grande número de interfaces. Na superfície de contato entre as fases eletrônica e iônica, o que é conhecido como forma de "dupla camada elétrica", o que significa que uma separação de carga se forma aqui entre íons e elétrons.

"Combinamos a física de semicondutores com uma teoria para eletrólitos e camadas duplas elétricas, e fomos capazes de descrever as propriedades do material em uma base teórica. Também temos resultados experimentais mostrando que o modelo está de acordo com as medições de laboratório, "diz Klas Tybrandt.

PEDOT:PSS é um dos vários materiais poliméricos que atuam da mesma forma. O aumento da compreensão do material e de suas propriedades únicas é um grande avanço para pesquisadores em várias áreas da eletrônica orgânica. Uma dessas áreas é a eletrônica impressa, onde agora é possível calcular e otimizar o desempenho de visores eletrocrômicos e transistores.

Outra área que se beneficia com o novo modelo é a bioeletrônica. Aqui, materiais que conduzem íons e elétrons são particularmente interessantes, uma vez que eles podem acoplar os sistemas condutores de íons do corpo com os circuitos eletrônicos em, por exemplo, sensores. "Podemos otimizar os aplicativos de uma maneira completamente nova, agora que entendemos como esses materiais funcionam, "diz Klas Tybrandt.

Uma terceira área é o armazenamento de energia em papel, um campo no qual os pesquisadores da LiU são líderes mundiais. “Compreender a complexidade desses polímeros nos permite desenvolver e otimizar a tecnologia. Esta será uma das áreas para o recém-inaugurado Wallenberg Wood Science Center, "diz Klas Tybrandt.