Grupo de pesquisa liderado por Simone Fabiano no Laboratório de Eletrônica Orgânica, Linköping University, criou um material orgânico com excelente condutividade que não precisa ser dopado. Eles conseguiram isso misturando dois polímeros com propriedades diferentes.

A fim de aumentar a condutividade dos polímeros, e assim obter maior eficiência em células solares orgânicas, diodos emissores de luz e outras aplicações bioeletrônicas, os pesquisadores até agora doparam o material com várias substâncias. Tipicamente, isso é feito removendo um elétron ou doando-o para o material semicondutor com uma molécula dopante, uma estratégia que aumenta o número de cargas e, portanto, a condutividade do material.

"Normalmente dopamos nossos polímeros orgânicos para melhorar sua condutividade e o desempenho do dispositivo. O processo é estável por um tempo, mas o material degenera e as substâncias que usamos como agentes dopantes podem eventualmente vazar. Isso é algo que queremos evitar a qualquer custo, por exemplo, aplicações bioeletrônicas, onde os componentes eletrônicos orgânicos podem dar enormes benefícios em eletrônicos vestíveis e como implantes no corpo, "afirma a Professora Associada Simone Fabiano, chefe do grupo de Nanoeletrônica Orgânica do Laboratório de Eletrônica Orgânica da Linköping University.

O grupo de pesquisa, com cientistas de cinco países, agora conseguiu combinar os dois polímeros, produzindo uma tinta condutora que não requer qualquer dopagem para conduzir eletricidade. Os níveis de energia dos dois materiais combinam perfeitamente, de modo que as cargas são transferidas espontaneamente de um polímero para o outro.

Os resultados foram publicados em Materiais da Natureza .

"O fenômeno da transferência espontânea de carga foi demonstrado antes, mas apenas para cristais únicos em escala de laboratório. Ninguém mostrou nada que pudesse ser usado em escala industrial. Os polímeros consistem em moléculas grandes e estáveis ​​que são fáceis de depositar a partir da solução, e é por isso que são adequados para uso em grande escala como tinta em eletrônica impressa, "diz Simone Fabiano.

Os polímeros são materiais simples e relativamente baratos, e estão disponíveis comercialmente. Nenhuma substância estranha vaza da nova mistura de polímero. Permanece estável por muito tempo e resiste a altas temperaturas. Essas propriedades são importantes para dispositivos de coleta / armazenamento de energia, bem como para dispositivos eletrônicos vestíveis.

“Uma vez que estão livres de agentes dopantes, eles são estáveis ​​ao longo do tempo e podem ser usados ​​em aplicações exigentes. A descoberta desse fenômeno abre possibilidades completamente novas para melhorar o desempenho de diodos emissores de luz e células solares. Este também é o caso para outras aplicações termelétricas, e não menos importante para pesquisas em eletrônicos vestíveis e de corpo fechado, "diz Simone Fabiano.

"Envolvemos cientistas da Linköping University e da Chalmers University of Technology, e especialistas nos EUA, Alemanha, Japão, e China. Tem sido uma experiência muito boa liderar este trabalho, que é uma grande e importante etapa no campo, " ele diz.

O financiamento principal para a pesquisa veio do Conselho de Pesquisa Sueco e do Wallenberg Wood Science Center. Também foi conduzido no âmbito da iniciativa estratégica em materiais funcionais avançados, AFM, na Linköping University.

"Fundamentalmente, dopagem em polímeros condutores, gerando alta condutividade elétrica, até agora só foi conseguido combinando um dopante não condutor com um polímero condutor. Agora, pela primeira vez, a combinação de dois polímeros condutores torna um sistema composto que é altamente estável e altamente condutor. Esta descoberta define um novo capítulo importante no campo dos polímeros condutores, e irá desencadear muitas novas aplicações e interesse em todo o mundo, "diz o professor Magnus Berggren, diretor do Laboratório de Eletrônica Orgânica da Linköping University.