Los circuitos orgánicos son baratos, flexibles, y se pueden imprimir. Sin embargo, a diferencia de los circuitos inorgánicos, que sólo necesitan silicio, los circuitos orgánicos de alto rendimiento están hechos de dos materiales distintos que se tienen que combinar con sumo cuidado. Un equipo de investigadores acaba de fabricar un polímero capaz de llevar a cabo las funciones de ambos materiales. Al eliminar la necesidad de utilizar dos materiales, han logrado que este tipo de circuitos sean más fáciles de fabricar. Los investigadores han utilizado el nuevo polímero para fabricar algunos de los circuitos orgánicos más veloces que jamás se hayan construido hasta ahora, y este tipo de proceso puede que también acabe siendo útil para su uso en células solares.

Para llevar a cabo las operaciones lógicas que ejecutan los ordenadores, los teléfonos móviles y otro tipo de aparatos electrónicos sin por ello consumir demasiada energía, los transistores necesitan poseer regiones alternas que conduzcan cargas positivas y negativas. Sin embargo, hasta ahora los químicos sólo habían sido capaces de fabricar polímeros que condujesen o bien cargas positivas o negativas. Para poder construir circuitos a partir de ellos, estos polímeros se tenían que alinear cuidadosamente unos con otros. “Cuando tienes dos materiales que requieren unos procesos de combinado complejos, se pierden o se reducen la ventajas provenientes de los costes y la simplicidad” de los componentes electrónicos orgánicos, afirma Samson Jenekhe, profesor de química en la Universidad de Washington, en Seattle.

“El objetivo final es poseer un material que sea capaz de transportar electrones y agujeros,” o cargas positivas, señala Jenekhe. Durante años tanto él como otros profesionales han estado trabajando en la fabricación de este tipo de material, denominado polímero ambipolar. “Anteriormente, todo se basaba principalmente en el método de prueba y error,” señala Jenekhe. Ahora, tanto él como Mark Watson, profesor asociado de química en la Universidad de Kentucky en Lexington, han determinado qué tipo de estructuras funcionan bien en este tipo de polímeros. El nuevo material y su rendimiento vienen descritos en la revista Advanced Materials.

El nuevo polímero está hecho a partir de dos unidades alternas, una que conduce los electrones y otra que conduce los agujeros. No es el primer polímero capaz de llevar a cabo algo así. No obstante, los electrones y los agujeros se mueven mucho más rápidamente a través del nuevo material de lo que lo habían hecho en otros materiales hasta ahora. Esto resulta de gran importancia puesto que la velocidad a la que se mueven las cargas a través de un semiconductor determina la velocidad del circuito en sí mismo.

El grupo de Jenekhe utilizó los polímeros para fabricar transistores individuales y circuitos. Colocaron el polímero en una solución, después en un sustrato con contactos eléctricos, y después lo hilaron hasta conseguir una fina película utilizando un proceso denominada como ‘spin coating’. Jenekhe afirma que puesto que el polímero es soluble en agua, se puede utilizar la inyección de tinta para así imprimir circuitos. El rendimiento de los circuitos de polímero ambipolar es comparable, o incluso mejor, que el de los circuitos fabricados con dos tipos de polímeros distintos.

Uno de los dispositivos que fabricó el grupo de Jenekhe se llama inversor. “Los inversores son los materiales de construcción básicos con los que se construye un circuito,” afirma Zhenan Bao, profesora asociada de ingeniería química en la Universidad de Stanford, EE.UU., y que no estuvo involucrada en la investigación. Existen otros grupos que han logrado hacer demostraciones de inversores fabricados con polímeros ambivalentes, aunque el polímero de Jenekhe es capaz de operar a velocidades más altas que los otros, afirma Bao.

Los nuevos polímeros puede que también funcionen bien en células solares, afirma Jenekhe. Para convertir la luz en electricidad de forma eficiente, en la actualidad las células orgánicas requieren el uso de dos polímeros cuidadosamente entrelazados. Si la estructura de estos dos polímeros dentro de los dispositivos no es la correcta, los electrones no pueden fluir. El nuevo polímero podría proveer una solución a este problema.

Los pasos siguientes, afirma Jenekhe, consisten en construir nuevas versiones del polímero que sean más conductivas que la iteración actual, y ponerlos a prueba en circuitos más complejos.