Un nuevo camino hacia la electrónica flexible, estable y de bajo costo

Imagine un teléfono inteligente plegable o una tableta enrollable que sea potente, confiable y, quizás lo más importante, al alcance de su bolsillo.

Una nueva investigación dirigida por científicos de la Universidad de Wake Forest y publicada hoy en la revista Nature Communications ha llevado a un método para identificar y eliminar las fuentes de inestabilidad en los materiales y dispositivos utilizados para crear tales aplicaciones.

“En este trabajo, presentamos una estrategia que proporciona una herramienta confiable para identificar con alta precisión las vías de degradación ambiental y operativa de los dispositivos y, posteriormente, eliminar las principales fuentes de inestabilidad para lograr dispositivos estables”, dijo la autora principal Hamna Iqbal, estudiante de posgrado que trabajó en estrecha colaboración con el profesor de física Oana Jurchescu en la investigación.

La estabilidad del dispositivo sigue siendo uno de los mayores desafíos en la electrónica orgánica flexible, manteniendo invenciones potencialmente transformadoras: vendas inteligentes que controlan la curación de un brazo lesionado, células solares transparentes flexibles o tabletas inteligentes que se enrollan cómodamente en un bolígrafo, ambas caras. ya menudo atrapado en la etapa de prototipo.

Jurchescu, que estudia la ciencia que subyace a la electrónica flexible, dijo que los hallazgos podrían reforzar el alcance y la efectividad de muchas aplicaciones del mundo real que pueden contribuir al Internet de las cosas.

“Puede colocar estos dispositivos en casi cualquier cosa, en plástico para pantallas enrollables, en aplicaciones biomédicas conformes y en tela para dispositivos electrónicos portátiles”, dijo. “Debido a que ahora podemos fabricarlos a un costo menor, podemos pensar en dispositivos electrónicos y capacidades en las que no habíamos pensado antes, que mejorarán la calidad de nuestras vidas y abordarán desafíos importantes como la sostenibilidad y el medio ambiente”.

Por ejemplo, el laboratorio de Jurchescu ha estado trabajando con la Facultad de Medicina de Wake Forest para diseñar un dispositivo similar al tejido humano que puede detectar niveles de radiación durante la terapia contra el cáncer.

El artículo de Nature Communications que explica la nueva investigación, “Supresión de la degradación por tensión de polarización en transistores orgánicos procesados ​​en solución de alto rendimiento que operan en el aire”, probó transistores orgánicos de efecto de campo, que son las unidades básicas para pantallas y circuitos integrados. Iqbal usó transistores de varias composiciones y configuraciones para replicar tecnologías de visualización impulsadas por voltaje, como las que se encuentran en teléfonos inteligentes y tabletas. Normalmente, estas tecnologías se degradan con el tiempo cuando se aplica voltaje durante el funcionamiento continuo.

Pero al usar la vía, los científicos de Wake Forest diseñaron para mantener los transistores estables, los dispositivos permanecieron consistentemente estables, con cambios de voltaje de umbral tan bajos como 0.1 voltios.

Este descubrimiento podría ayudar a muchas aplicaciones electrónicas flexibles a pasar del prototipo a la realidad, dijo Jurchescu.

“Abordamos una pregunta importante que, además de mejorar el atractivo tecnológico, también nos ayudó a comprender la física de los dispositivos orgánicos”, dijo. “Nuestra ciencia permite que otros desarrollen productos más confiables, mejores productos”.