Et stort skridt fremad inden for organisk elektronik

Forskere ved Laboratory of Organic Electronics, Linköpings universitet, har udviklet verdens første komplementære elektrokemiske logiske kredsløb, der kan fungere stabilt i lange perioder i vand. Dette er et yderst vigtigt gennembrud i udviklingen af ​​bioelektronik.

De første udskrivbare organiske elektrokemiske transistorer blev præsenteret af forskere ved LiU allerede i 2002, og forskningen er siden gået hurtigt. Flere organiske elektroniske komponenter, såsom lysdioder og elektrokromiske displays, er allerede kommercielt tilgængelige.

Det mest almindeligt anvendte materiale er PEDOT:PSS, som er et materiale af p-typen, hvor ladningsbærerne er huller. For at konstruere effektive elektronkomponenter, et komplementært materiale, n-type, er påkrævet, hvor ladningsbærerne er elektroner. Det har været svært at finde et tilstrækkeligt stabilt polymermateriale, der kan fungere i vandmedier, og hvor de lange polymerkæder kan opretholde høj strøm, når materialet er dopet.

I en artikel i Avancerede materialer , Simone Fabiano og kollegaer har præsenteret resultater fra et n-type ledende materiale, hvor stigen af ​​strukturen i polymerryggen favoriserer omgivende stabilitet og høj strøm, når den er dopet. Et eksempel er BBL, poly (benzimidazobenzophenanthrolin), et materiale, der ofte bruges i solcelleforskning.

Postdoktorforsker Hengda Sun har fundet en metode til at skabe tykke film af materialet. Jo tykkere filmen, jo større ledningsevne. "Vi har brugt spray-coating til at producere film op til 200 nm tykke. Disse kan nå ekstremt høje ledningsevner, ”siger Simone Fabiano.

Metoden kan også med succes bruges sammen med trykt elektronik på tværs af store overflader, og Hengda Sun har også vist, at kredsløbene fungerer i lange perioder, både i nærvær af ilt og vand.

"Dette kan ved første øjekast se ud til at være et lille fremskridt inden for et specialiseret område, men det store ved det er, at det har store konsekvenser for mange applikationer. Vi kan nu konstruere komplementære logiske kredsløb - invertere, sensorer og andre komponenter - der fungerer i fugtige omgivelser, ”siger Simone Fabiano.

"Modstande er nødvendige i logiske kredsløb, der udelukkende er baseret på elektrokemiske transistorer af p-typen. Disse er temmelig omfangsrige, og dette begrænser de applikationer, der kan opnås. Med et n-type materiale i vores værktøjskasse, vi kan producere komplementære kredsløb, der optager den tilgængelige plads meget mere effektivt, da modstande ikke længere er nødvendige i de logiske kredsløb, ”siger Magnus Berggren, professor i organisk elektronik og leder af laboratoriet for organisk elektronik.

Anvendelse af de organiske komponenter omfatter logiske kredsløb, der kan udskrives på tekstil eller papir, forskellige former for billig sensor, ikke-stive og fleksible displays, og - ikke mindst - det enorme område inden for bioelektronik. Polymerer, der leder både ioner og elektroner, er den bro, der er nødvendig mellem de ionledende systemer i kroppen og de elektroniske komponenter i sensorer, for eksempel.