Ricercatori del Laboratorio di Elettronica Organica, Università di Linköping, hanno sviluppato i primi circuiti logici elettrochimici complementari al mondo che possono funzionare stabilmente per lunghi periodi in acqua. Si tratta di una svolta molto significativa nello sviluppo della bioelettronica.

I primi transistor elettrochimici organici stampabili sono stati presentati dai ricercatori della LiU già nel 2002, e la ricerca da allora è progredita rapidamente. Diversi componenti elettronici organici, come diodi emettitori di luce e display elettrocromici, sono già disponibili in commercio.

Il materiale più comunemente usato è PEDOT:PSS, che è un materiale di tipo p in cui i portatori di carica sono fori. Per costruire componenti elettronici efficaci, un materiale complementare, tipo n, è obbligatorio, in cui i portatori di carica sono gli elettroni. È stato difficile trovare un materiale polimerico sufficientemente stabile che possa operare in mezzi acquosi e in cui le lunghe catene polimeriche possano sostenere una corrente elevata quando il materiale viene drogato.

In un articolo in Materiale avanzato , Simone Fabiano e colleghi hanno presentato i risultati di un materiale conduttore di tipo n in cui la struttura a scala dello scheletro polimerico favorisce la stabilità ambientale e l'alta corrente quando drogata. Un esempio è BBL, poli(benzimidazobenzofenantrolina), un materiale spesso utilizzato nella ricerca sulle celle solari.

Il ricercatore post-dottorato Hengda Sun ha trovato un metodo per creare film spessi del materiale. Più spesso è il film, maggiore è la conducibilità. "Abbiamo utilizzato la verniciatura a spruzzo per produrre film fino a 200 nm di spessore. Questi possono raggiungere conducibilità estremamente elevate, "dice Simone Fabiano.

Il metodo può anche essere utilizzato con successo insieme all'elettronica stampata su grandi superfici, e Hengda Sun ha anche dimostrato che i circuiti funzionano per lunghi periodi, sia in presenza di ossigeno che di acqua.

"Questo può sembrare a prima vista un piccolo progresso in un campo specializzato, ma la cosa fantastica è che ha importanti conseguenze per molte applicazioni. Ora possiamo costruire circuiti logici complementari:inverter, sensori e altri componenti, che funzionano in ambienti umidi, "dice Simone Fabiano.

"I resistori sono necessari nei circuiti logici basati esclusivamente su transistor elettrochimici di tipo p. Questi sono piuttosto ingombranti, e questo limita le applicazioni realizzabili. Con un materiale di tipo n nella nostra cassetta degli attrezzi, possiamo produrre circuiti complementari che occupano lo spazio disponibile in modo molto più efficiente, poiché i resistori non sono più necessari nei circuiti logici, "dice Magnus Berggren, professore di elettronica organica e capo del Laboratorio di Elettronica Organica.

Le applicazioni dei componenti organici includono circuiti logici che possono essere stampati su tessuto o carta, vari tipi di sensori economici, display non rigidi e flessibili, e, non ultimo, il vasto campo della bioelettronica. I polimeri che conducono sia ioni che elettroni sono il ponte necessario tra i sistemi conduttori di ioni nel corpo e i componenti elettronici dei sensori, Per esempio.