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Circuitos imprimibles más rápidos
Los circuitos orgánicos son baratos, flexibles e imprimibles. Pero a diferencia de los circuitos inorgánicos, que solo requieren silicio, los circuitos orgánicos de alto rendimiento generalmente están hechos de dos materiales diferentes que deben modelarse cuidadosamente. Ahora los investigadores han creado un polímero que cumple la función de ambos materiales. Al eliminar la necesidad de dos materiales, han facilitado la fabricación de estos circuitos. Los investigadores han utilizado el nuevo polímero para hacer algunos de los circuitos orgánicos más rápidos hasta ahora reportados, y el proceso también podría ser útil para las células solares.
Circuito veloz: Un circuito hecho de un nuevo polímero semiconductor se somete a pruebas en el laboratorio.
Para realizar las operaciones lógicas que ejecutan computadoras, teléfonos celulares y otros dispositivos electrónicos sin consumir demasiada energía, los transistores deben tener regiones alternas que conduzcan cargas negativas y positivas. Pero hasta hace poco, los químicos solo habían fabricado polímeros que conducían cargas positivas o negativas. Para hacer circuitos a partir de ellos, estos polímeros deben alinearse cuidadosamente entre sí. Cuando tiene dos materiales que requieren procesos de modelado complejos, pierde o reduce la ventaja de costos y la simplicidad de la electrónica orgánica, dice Samson Jenekhe , profesor de química en la Universidad de Washington en Seattle.
El [objetivo] final es tener un material que pueda transportar electrones y huecos, o cargas positivas, dice Jenekhe. Él y otros han estado trabajando en la fabricación de un material de este tipo, llamado polímero ambipolar, durante algunos años. En el pasado, fue principalmente prueba y error, dice Jenekhe. Ahora él y Mark Watson , profesor asociado de química en la Universidad de Kentucky en Lexington, han determinado qué tipo de estructuras funcionan bien en dichos polímeros. El nuevo material y su desempeño se describen en la revista. Materiales avanzados .
El nuevo polímero está formado por dos unidades alternas, una que conduce electrones y otra que conduce huecos. No es el primer polímero que puede hacer esto. Pero los electrones y los agujeros se mueven mucho más rápido a través del nuevo material que a través de los que se han creado en el pasado. Esto es importante, porque la velocidad a la que las cargas se mueven a través de un semiconductor determina la velocidad del circuito.
El grupo de Jenekhe utilizó los polímeros para hacer circuitos y transistores individuales. Pusieron el polímero en una solución, lo dejaron caer sobre un sustrato estampado con contactos eléctricos y luego lo hilaron en una película delgada mediante un proceso llamado recubrimiento por rotación. Jenekhe dice que debido a que el polímero es soluble en agua, los chorros de tinta también podrían usarse para imprimir circuitos. El rendimiento de los circuitos de polímeros ambipolares fue comparable o mejor que los hechos a partir de dos polímeros.
Uno de los dispositivos que fabricó el grupo de Jenekhe se llama inversor. Los inversores son los componentes básicos de los circuitos integrados, dice Zhenan Bao , profesor asociado de ingeniería química en la Universidad de Stanford, que no participó en la investigación. Otros grupos han demostrado inversores con polímeros ambipolares, pero el polímero de Jenekhe puede funcionar mucho más rápido que los demás, dice Bao.
Los nuevos polímeros también pueden funcionar bien en células solares, dice Jenekhe. Para convertir de manera eficiente la luz en electricidad, las células orgánicas actualmente requieren dos polímeros cuidadosamente intercalados. Si la estructura de los dos polímeros en estos dispositivos no es la correcta, los electrones no fluirán. El nuevo polímero podría eliminar ese problema.
Los siguientes pasos, dice Jenekhe, son hacer nuevas versiones del polímero que sean más conductoras que la iteración actual y probarlas en circuitos más complejos.