Desarrollan un nuevo material polimérico para dispositivos electrónicos

Investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) han desarrollado un material híbrido a base de un polímero conductor y grafeno, llamado a revolucionar los dispositivos electrónicos.

El nuevo material es capaz de convertir la luz en electricidad y viceversa mucho más rápido que los materiales convencionales y de forma muy eficiente.

Como explica Wolfgang Maser, del Instituto de Carboquímica (ICB) del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), «Hemos conseguido un híbrido de dos nanomateriales: un polímero conductor llamado politiofeno, en forma de nanopartículas 1D; y un nanomaterial 2D derivado del grafeno, el óxido de grafeno. Las propiedades únicas que presenta son muy prometedoras para mejorar la eficiencia de dispositivos optoelectrónicos como las pantallas de dispositivos electrónicos y paneles solares, entre otros”.

“Hemos encontrado que la estrategia de síntesis empleada para crear el nuevo material permite al polímero adoptar una estructura especial en forma de nanopartículas dispersables en agua. Ello favorece un contacto íntimo con las láminas de óxido de grafeno”, añade Maser. Este contacto también genera cambios en el comportamiento eléctrico del material y lo hace más eficiente eléctricamente.

Otros detalles de la investigación

Además, como apunta Ana Benito, otra investigadora del ICB, del Grupo de Nanoestructuras de Carbono y Nanotecnología (G-CNN), les interesaba mucho el politiofeno por sus propiedades ópticas, eléctricas y electrocrómicas muy ventajosas. Ya que cuando se ilumina, crea electricidad y cuando recibe electricidad, produce luz, pero lo hace de forma muy lenta.

De esta manera, pensaron que creando un material híbrido entre ambos podía solucionarse este problema. Para ello modificaron el politiofeno convirtiéndolo en pequeñas esferas nanométricas, (nanopartículas), que se unen fácilmente al óxido de grafeno. Además, esta metodología permitía trabajar en medio acuoso, lo cual es muy difícil con este tipo de polímeros. Aunque al principio, como explica Benito, no observaban ningún cambio en las propiedades electrónicas del material, un análisis más profundo les permitió descubrir que el nuevo material hacía que la electricidad viajase tan rápido que era imposible detectarlo con procedimientos normales. En este sentido, Ana Benito reconoce que la colaboración con investigadores de las universidades de Murcia, Cartagena y Zaragoza les confirmó la relevancia del hallazgo.

Un material revolucionario para dispositivos electrónicos

Este descubrimiento tiene importantes implicaciones para diversas aplicaciones tecnológicas, como la fabricación de pantallas flexibles, dispositivos electrónicos portátiles y papel electrónico de alta eficiencia. Según Eduardo Colom, investigador del G-CNN, “estos dispositivos serían más eficientes, ligeros, flexibles y sostenibles en comparación con los actuales, ya que se basarían en materiales amigables con el medio ambiente y con excelentes propiedades eléctricas”.

Asimismo, este desarrollo también podría mejorar la eficiencia de las células solares orgánicas, lo que permitiría una mayor captación de energía solar de forma más eficiente y económica. “Gracias a este nuevo avance, estaríamos hablando de la posibilidad de fabricar dispositivos energéticamente más eficientes, es decir, con menor consumo energético y de respuesta rápida. Todo ello nos acerca a un futuro con tecnología más sostenible y avanzada”, añade Colom.

Un material sostenible

El nuevo material híbrido es, además, sostenible porque el proceso de síntesis empleado para crearlo utiliza agua como disolvente en lugar de sustancias químicas tóxicas. Esto podría ayudar a reducir el impacto ambiental de la fabricación de dispositivos electrónicos. Además, esta estrategia de síntesis puede extenderse a otros polímeros conductores, para numerosas aplicaciones tecnológicas. En este sentido, el hallazgo es muy importante para el diseño sostenible de nuevas estructuras de dispositivos optoelectrónicos de alto rendimiento.

Los cinco investigadores del G-CNN se han especializado en los últimos años en crear nanomateriales altamente funcionales y sostenibles medioambientalmente. Entre sus aplicaciones figuran desde procesos relacionados con la obtención de energías limpias -como la producción de hidrógeno verde, la catálisis, o el almacenamiento de energía- hasta la conservación del patrimonio, la creación de (bio)sensores o el diagnóstico y tratamiento de enfermedades. 

Estas investigaciones se realizan en el ICB, un centro del CSIC de referencia internacional con sede en Zaragoza. Entre sus retos destacan la búsqueda de respuestas a los grandes retos sociales y tecnológicos actuales, como la generación sostenible de energía, la lucha contra el cambio climático y la contaminación, así como el desarrollo de nanomateriales, nanotecnología y nuevos sensores sostenibles.

 Este trabajo se ha publicado en la revista Chemistry of Materials.

*Para más información: https://www.csic.es/

MundoPlast

27.07.2023

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