Un gruppo di ricerca guidato da Simone Fabiano presso il Laboratorio di Elettronica Organica, Università di Linköping, ha creato un materiale organico con un'eccellente conduttività che non ha bisogno di essere drogato. Hanno raggiunto questo obiettivo mescolando due polimeri con proprietà diverse.

Per aumentare la conduttività dei polimeri, e in questo modo ottenere una maggiore efficienza nelle celle solari organiche, diodi emettitori di luce e altre applicazioni bioelettroniche, i ricercatori hanno finora drogato il materiale con varie sostanze. Tipicamente, questo viene fatto rimuovendo un elettrone o donandolo al materiale semiconduttore con una molecola drogante, una strategia che aumenta il numero di cariche e quindi la conduttività del materiale.

"Normalmente drogamo i nostri polimeri organici per migliorare la loro conduttività e le prestazioni del dispositivo. Il processo è stabile per un po', ma il materiale degenera e le sostanze che usiamo come agenti dopanti possono eventualmente fuoriuscire. Questo è qualcosa che vogliamo evitare ad ogni costo in, Per esempio, applicazioni bioelettroniche, dove i componenti elettronici organici possono dare enormi vantaggi nell'elettronica indossabile e come impianti nel corpo, " afferma il Professore Associato Simone Fabiano, capo del gruppo di nanoelettronica organica all'interno del Laboratorio di elettronica organica dell'Università di Linköping.

Il gruppo di ricerca, con scienziati di cinque paesi, è ora riuscito a combinare i due polimeri, producendo un inchiostro conduttore che non richiede alcun drogaggio per condurre l'elettricità. I livelli energetici dei due materiali si abbinano perfettamente, tale che le cariche si trasferiscono spontaneamente da un polimero all'altro.

I risultati sono stati pubblicati in Materiali della natura .

"Il fenomeno del trasferimento spontaneo di carica è stato dimostrato in precedenza, ma solo per cristalli singoli su scala di laboratorio. Nessuno ha mostrato nulla che potesse essere utilizzato su scala industriale. I polimeri sono costituiti da molecole grandi e stabili che sono facili da depositare dalla soluzione, ed è per questo che sono adatti per un uso su larga scala come inchiostro nell'elettronica stampata, "dice Simone Fabiano.

I polimeri sono materiali semplici e relativamente economici, e sono disponibili in commercio. Nessuna sostanza estranea fuoriesce dalla nuova miscela polimerica. Rimane stabile a lungo e resiste alle alte temperature. Queste proprietà sono importanti per i dispositivi di raccolta/stoccaggio dell'energia e per l'elettronica indossabile.

"Dato che sono privi di agenti dopanti, sono stabili nel tempo e possono essere utilizzati in applicazioni impegnative. La scoperta di questo fenomeno apre possibilità completamente nuove per migliorare le prestazioni dei diodi emettitori di luce e delle celle solari. Questo vale anche per altre applicazioni termoelettriche, e non da ultimo per la ricerca nell'ambito dell'elettronica indossabile e close-body, "dice Simone Fabiano.

"Abbiamo coinvolto scienziati della Linköping University e della Chalmers University of Technology, ed esperti negli Stati Uniti, Germania, Giappone, e Cina. È stata davvero una grande esperienza condurre questo lavoro, che è un passo grande e importante nel campo, " lui dice.

Il finanziamento principale per la ricerca è arrivato dal Consiglio svedese della ricerca e dal Wallenberg Wood Science Center. È stato inoltre condotto nell'ambito dell'iniziativa strategica sui materiali funzionali avanzati, AFM, all'Università di Linköping.

"Fondamentalmente, drogaggio in polimeri conduttori, generando un'elevata conduttività elettrica, è stato finora ottenuto solo combinando un drogante non conduttore con un polimero conduttore. Ora, per la prima volta, la combinazione di due polimeri conduttori rende un sistema composito altamente stabile e altamente conduttivo. Questa scoperta definisce un nuovo importante capitolo nel campo dei polimeri conduttori, e susciterà molte nuove applicazioni e interesse in tutto il mondo, "dice il professor Magnus Berggren, direttore del Laboratorio di Elettronica Organica presso l'Università di Linköping.