Semicondutores feitos de materiais orgânicos, por exemplo. para diodos emissores de luz (OLEDs) e células solares, poderia substituir ou complementar a eletrônica baseada em silício no futuro. A eficiência de tais dispositivos depende crucialmente da qualidade das camadas finas de tais semicondutores orgânicos. Essas camadas são criadas por "tintas" de revestimento ou impressão que contêm o material. Pesquisadores do Instituto Max Planck para Pesquisa de Polímeros (MPI-P) desenvolveram um modelo de computador que prevê a qualidade de tais camadas em função das condições de processamento, como o tempo de secagem da tinta ou o revestimento rápido. Este modelo visa acelerar as abordagens demoradas para otimização de processos e produtos.

Semicondutores orgânicos são usados ​​hoje para vários componentes eletrônicos, como diodos emissores de luz, células solares e transistores. Onde alguns desses aplicativos já são amplamente utilizados (OLEDs em particular), outros ainda requerem melhorias substanciais antes de serem introduzidos no mercado. Esses componentes dependem do transporte de elétrons através do semicondutor orgânico. No caso de OLEDs, por exemplo, elétrons são fornecidos com energia por uma voltagem elétrica, que eles podem então emitir novamente na forma de luz. Contudo, se a qualidade da camada orgânica for ruim, grande parte da energia é devolvida ao material sem emitir luz.

Uma maneira atraente de fabricar as camadas semicondutoras, é por meio de impressão ou revestimento de uma tinta contendo o semicondutor orgânico em um solvente. Durante a evaporação do solvente, o semicondutor forma cristais. O tamanho e a forma desses cristais determinam a aparência e a qualidade da camada funcional. "O tamanho e a forma ideais do cristal dependem fortemente da aplicação, "diz o Dr. Jasper J. Michels, autor principal do estudo e líder do grupo no departamento do Prof. Paul Blom no MPI-P. Um grande problema é que até o momento não foi possível prever como a cristalização depende das propriedades da tinta e do processo de revestimento. Portanto, encontrar a estratégia de fabricação que dá o melhor desempenho de produto possível é normalmente demorado, esbanjador e caro. "Não ser capaz de prever a adequação das camadas revestidas impede a tradução da fabricação em escala de laboratório para a produção industrial e dificulta a difusão de novas aplicações para a eletrônica orgânica, "Michels explica.

Uma equipe de cientistas liderada por Michels desenvolveu agora um modelo de computador capaz de fazer tais previsões. Os cálculos imitam o revestimento e a cristalização reais, como acontece em tempo real. Ao aumentar a velocidade de revestimento em suas simulações de computador, os autores demonstraram como a forma dos cristais exibe uma transição de fitas, via elipsóides alongados para pequenos polígonos. As simulações revelaram que se essas transições de forma são repentinas ou graduais, depende fortemente da rapidez com que o solvente evapora. "Se agora sabemos que papel as interfaces de cristal-cristal desempenham durante a operação, nosso novo modelo pode pré-calcular as configurações de material e processo para chegar a um compromisso ideal entre, por exemplo, velocidade de produção e qualidade do filme, "Michels explica." Esperamos, portanto, que nosso trabalho seja um passo importante para eventualmente disponibilizar novos produtos baseados em semicondutores orgânicos. "O estudo foi publicado no renomado jornal Materiais da Natureza .