p (PhysOrg.com) - Eletrônica orgânica - aqueles que envolvem condutores baseados em carbono em vez do cobre ou silício tradicional - têm uma série de vantagens sobre a eletrônica de metal, incluindo seu peso leve, flexibilidade, maior eficiência, e menor custo. Mas uma das maiores coisas que os impedem é a falta de um simples, método de baixo custo para padronização e impressão de materiais orgânicos. Agora em um novo estudo, uma equipe de pesquisadores dos EUA e da Austrália desenvolveu uma técnica de padronização na qual polímeros condutores podem ser impressos com um laser infravermelho de baixo custo em um CD ou DVD comum usando a tecnologia LightScribe disponível no mercado. p Como R. Kaner da Universidade da Califórnia, Los Angeles, junto com G. Wallace da Universidade de Wollongong, Austrália, e os co-autores explicam em seu estudo em uma edição recente da Nano Letras , a técnica de padronização de polímero simples, porém eficiente, poderia impulsionar muitos dispositivos orgânicos de prova de conceito atuais na fabricação em grande escala. Esses dispositivos incluem diodos emissores de luz orgânicos, transistores de filme fino orgânico, e microactuadores orgânicos.

p LightScribe, que foi desenvolvido por engenheiros da Hewlett-Packard, usa o laser infravermelho dentro de uma unidade de CD / DVD para gravar dados em um disco de CD ou DVD, bem como imprimir etiquetas contendo texto e imagens na superfície dos discos. Para fazer esses rótulos, o laser pulsa para cima e para baixo para ativar quimicamente um revestimento de corante especializado na superfície do disco.

p Em vez de imprimir neste revestimento especializado, aqui, os pesquisadores cobriram o disco com um filme de nanofibras condutoras de polianilina, que pode então ser impresso diretamente. Quando a luz do laser infravermelho é absorvida pela polianilina nanoestruturada, um efeito fototérmico incomum ocorre, em que o polímero converte a maior parte de sua luz absorvida em calor.

p O calor gerado então "solda a laser, ”Ou links cruzados, as cadeias moleculares e as fibras supramoleculares juntas para alterar a morfologia da superfície de uma pequena área do polímero. Após o tratamento a laser, a área soldada do polímero muda de uma manta de nanofibras emaranhada para uma lisa, filme contínuo como resultado de reticulação química. Uma vez que as nanofibras de polianilina são maus condutores de calor, o calor não se espalha além das linhas de laser, resultando em uma separação bem definida entre as áreas soldadas e não soldadas. A linha de laser emitida pelo laser infravermelho na unidade de CD / DVD tem um diâmetro de cerca de 0,7-1 µm, permitindo resolução e precisão excepcionais.

p Além da alta resolução, o método de soldagem a laser também fornece um alto grau de controle sobre a condutividade e as propriedades ópticas do polímero condutor soldado, o que não é possível com abordagens anteriores de padronização de polímeros. As áreas soldadas demonstram uma diminuição significativa na condutividade do filme, que os pesquisadores atribuem à perda de dopantes e conjugação de pi durante o processo de reticulação. Eles mostram como a impressão em escala de cinza pode ajustar a condutividade do polímero, com cores em tons de cinza mais claras possuindo maior condutividade. Com a capacidade de imprimir cores em tons de cinza de branco a preto, os pesquisadores poderiam ajustar o filme de nanofibra de polianilina do semicondutor ao isolador, representando uma mudança na condutividade de cerca de 7 ordens de magnitude.

p Embora a ideia de usar um sistema comercial de redação de etiquetas para imprimir dispositivos eletrônicos orgânicos pareça bastante simples, Veronica Strong da Universidade da Califórnia, Los Angeles, explicou que isso não o torna a primeira escolha óbvia para um laboratório de pesquisa.

p “Existem várias razões pelas quais esta técnica não foi demonstrada antes, ”Ela disse PhysOrg.com . “Uma dessas razões é que, quando começamos nossos testes iniciais, LightScribe existia há menos de seis anos. Ainda, mais importante, esse tipo de tecnologia não é tradicionalmente encontrado em um ambiente de laboratório, nem seria a primeira coisa a vir à mente ao testar ideias. Combinar essa tecnologia com polímeros condutores teria exigido um grupo de pesquisa que estava especificamente no mercado para uma nova técnica de padronização e ajuste de propriedade de polímeros condutores. Nosso grupo estava fazendo exatamente isso quando a ideia foi proposta pela primeira vez; na verdade, Tínhamos acabado de exaurir todas as tecnologias de laser tradicionalmente usadas em um ambiente de laboratório. Então, quando um colega de trabalho sugeriu um DVD player com tecnologia LightScribe, bem, só tínhamos que tentar. ”

p Entre seus usos potenciais, a nova técnica também pode levar a aplicações por meio de dopagem. Os pesquisadores descobriram que as áreas soldadas não respondem mais ao dopagem / desdopagem reversível com ácidos ou bases, enquanto as áreas não soldadas continuam a ser afetadas pelo doping. Esta propriedade pode ser especialmente útil para padronizar eletrodos recarregáveis ​​para baterias ou supercapacitores, que se beneficiam de dopagem seletiva para permitir taxas de carga / descarga rápidas.

p Os pesquisadores também demonstraram que a cor do polímero pode ser controlada controlando certas propriedades, como o estado de oxidação inicial, a intensidade do laser, e a extensão da reticulação. Também, diferentes derivados de polianilina absorvem luz de maneira diferente, o que leva a variações de cores adicionais.

p No futuro, os pesquisadores planejam desenvolver ainda mais essa ideia, fabricando dispositivos eletronicamente ativos. Eles preveem que a técnica simples de soldagem a laser servirá como um passo importante para padronizar a eletrônica orgânica baseada em polímero em grande escala. A técnica pode ser usada para padronizar uma variedade de nanofibras de polímero condutor, além de polianilina, e esses polímeros podem ser impressos em muitos substratos diferentes, incluindo papel. Praticamente qualquer padrão pode ser impresso, e a mesma imagem pode ser impressa repetidamente no mesmo filme para aumentar o contraste. Sem a necessidade de fotorresistentes, máscaras, ou tratamento pós-processamento como muitas outras técnicas, o novo método oferece uma abordagem de uma etapa que pode ter implicações muito amplas.

p “Atualmente, esta técnica seria especialmente útil para a fabricação de melhores membranas condutoras, microfluídica, e dispositivos eletrônicos totalmente orgânicos, ”Disse Strong. “O impulso intelectual por trás deste trabalho foi demonstrar que atualmente temos as ferramentas necessárias para tornar o custo-benefício, dispositivos orgânicos flexíveis e eletronicamente ativos. Esperamos poder ajudar a impulsionar esse pensamento inovador, desenvolvendo novos métodos que usem nossas ideias para a fabricação de dispositivos. ” p Copyright 2011 PhysOrg.com.
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