I ricercatori dell'Università di Tsukuba hanno creato un nuovo dispositivo elettrico a base di carbonio, Transistor a gel agli ioni (PIGT) utilizzando un gel ionico costituito da un polimero conduttivo. Questo lavoro può portare a un'elettronica stampabile flessibile più economica e più affidabile.

Conduttori organici, che sono polimeri a base di carbonio che possono trasportare correnti elettriche, hanno il potenziale per cambiare radicalmente il modo in cui vengono prodotti i dispositivi elettronici. Questi conduttori hanno proprietà che possono essere regolate tramite modifica chimica e possono essere facilmente stampati come circuiti. Rispetto agli attuali pannelli solari e transistor in silicio, i sistemi basati su conduttori organici potrebbero essere flessibili e più facili da installare. Però, la loro conduttività elettrica può essere drasticamente ridotta se le catene polimeriche coniugate si disordinano a causa di lavorazioni errate, che limita notevolmente la loro capacità di competere con le tecnologie esistenti.

Ora, un team di ricercatori guidati dall'Università di Tsukuba ha formulato un nuovo metodo per preservare le proprietà elettriche dei conduttori organici formando un "gel ionico". In questo caso, il solvente attorno alle catene di poli(para-fenileneetinilene) (PPE) è stato sostituito con un liquido ionico, che poi si è trasformato in gel. Utilizzando la microscopia confocale a fluorescenza e la microscopia elettronica a scansione, i ricercatori hanno potuto verificare la morfologia del conduttore organico.

"Abbiamo dimostrato che la struttura interna del nostro gel agli ioni è una rete di nanofibre di DPI, che è molto bravo a condurre in modo affidabile l'elettricità", afferma l'autore, il professor Yohei Yamamoto.

Oltre a fungere da fili per elettroni delocalizzati, le catene polimeriche dirigono il flusso di ioni mobili, che può aiutare a spostare i portatori di carica verso gli anelli di carbonio. Ciò consente alla corrente di fluire attraverso l'intero volume del dispositivo. Il transistor risultante può accendersi e spegnersi in risposta alle variazioni di tensione in meno di 20 microsecondi, il che è più veloce di qualsiasi dispositivo precedente di questo tipo.

"Abbiamo in programma di utilizzare questo progresso nella chimica supramolecolare e nell'elettronica organica per progettare un'intera serie di dispositivi elettronici flessibili, " spiega il professor Yamamoto. Il tempo di risposta rapido e l'elevata conduttività aprono la strada a sensori flessibili che godono della facilità di fabbricazione associata ai conduttori organici, senza sacrificare velocità o prestazioni.