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Transistores de color DENIM

Martes, 13 de Junio de 2017 21:41 Carlos Martinez
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El silicio todavía representa el material más importante para la producción de elementos semiconductores tales como transistores, diodos o células solares. Durante varios años, sin embargo, una alternativa interesante ha estado disponible: ciertos hidrocarburos que también tienen propiedades de semiconductores son ahora el nuevo estándar en las pantallas OLED de teléfonos móviles y televisores. Además, estos semiconductores "orgánicos", como también se denominan estos hidrocarburos, también pueden utilizarse para células solares o transistores. Su gran desventaja es su falta de estabilidad: el oxígeno atmosférico destruye rápidamente estos elementos, por lo que necesitan ser empaquetados en una cubierta hermética. Un equipo de investigación dirigido por el físico Serdar Sarıçiftçi de la Universidad Johannes Kepler de Linz ha logrado un avance en la solución de este problema. En un proyecto financiado por el Fondo Científico Austríaco FWF, el equipo logró producir semiconductores relacionados con el pigmento índigo, que no sólo es estable cuando está expuesto al aire, sino también bajo el agua.

Un material milagroso difícil de procesar
"En realidad, buscábamos materiales semiconductores biodegradables", explica Sarıçiftçi. "En el proceso nos topamos con este material bíblico conocido como índigo, el índigo y sus derivados muestran verdaderas propiedades de semiconductores". No fue una sorpresa que el índigo mostró una gran estabilidad: "El índigo se usó, por ejemplo, en las tumbas de los faraones, donde todavía es visible después de miles de años y el azul en el material de los pantalones vaqueros es bien conocido por su robustez ", señala Sarıçiftçi.
La procesabilidad fue el problema en el uso del índigo como semiconductor: es casi insoluble, lo que, de paso, explica en parte su durabilidad. Sin embargo, muchos métodos para producir elementos semiconductores orgánicos requieren que el material se disuelva primero de alguna manera y luego se deposite sobre un medio portador. Sarıçiftçi y su grupo lograron hacer el pigmento soluble uniendo grupos laterales volátiles a la molécula de índigo. Cuando se calientan por encima de 100°C, estos grupos laterales se separan de nuevo.
Eso ha eliminado el principal obstáculo para el uso de índigo como un semiconductor, dice Sarıçiftçi: "Vemos esta estabilidad del índigo como un cambiador de juego. Animamos a todos los que trabajan en transistores orgánicos a concentrarse en esta clase de materiales a partir de ahora".

Preguntas sin respuesta sobre las células solares y los diodos luminosos
¿Significa esto que todo el campo de los semiconductores orgánicos puede ahora cambiar a compuestos índigo? Sarıçiftçi suena cauteloso: "Debido a los enlaces de hidrógeno, el índigo tiene fuertes propiedades de extinción de la luminiscencia". Este débil enlace entre las moléculas, que desempeña un papel importante en el hielo, tiene un efecto disruptivo sobre las aplicaciones ópticas.
La función de las células solares, por ejemplo, se basa en la irradiación de luz interactuando con el material, que libera electrones e inicia una corriente. En las moléculas de índigo, sin embargo, tales estados electrónicos "excitados" se disipan rápidamente y se convierten en calor antes de que puedan ser utilizados. Esto significa que tanto las células solares como los diodos emisores de luz serán difíciles de procesar con la familia de compuestos índigo. "Estamos tratando de evitar este problema, pero no hay una solución real para ello", explica. Sarıçiftçi. Este es un aspecto que se está investigando actualmente. Los transistores no se ven afectados por estos problemas.

Electrónica para implantes
Sarıçiftçi percibe un gran potencial para materiales índigo en usos médicos. "Estamos dedicando una atención especial a la bio-compatibilidad de los transistores índigo, pudimos demostrar que pueden funcionar incluso bajo el agua a diferentes niveles de pH". Esto significa que pueden ser utilizados para implantes en tejidos humanos. "Se abre la puerta para las bio-aplicaciones", observa Sarıçiftçi. Recientemente, su grupo publicó varios artículos sobre este tema en revistas de renombre y obtuvo una patente. En 2014, comenzó a organizar una conferencia anual sobre el tema de la bioelectrónica. (Www.bioel.at).
El bajo coste del material básico también podría ser una ventaja decisiva. "Este será un argumento para futuras aplicaciones en masa", señala Sarıçiftçi.

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