semiconductores biodegradables

República Bolivariana de Venezuela
Universidad Nacional Experimetal Politécnica
“Antonio José de Sucre”
Vice-rectorado Barquisimeto
Departamento de Ingeniería Electrónica









El emergente campo de la electrónica orgánica está motivado por la noción de producción en masa de dispositivos electrónicos baratos y sostenibles para pantallas, células fotovoltaicas, circuitosintegrados y sensores. La futura aplicación a gran escala de electrónica orgánica sostenible basada en materiales biodegradables podría tener un impacto positivo en el actual problema de contaminación producida por los desechos electrónicos. Hemos centrado nuestro trabajo más reciente en el uso de materialesnaturales o inspirados en la naturaleza para aplicaciones de electrónica orgánica. Hemos observadoque se pueden fabricar por completo dispositivos electrónicos de la más alta tecnología a partir de materiales baratos y biodegradables.

Nuestros estudios sobre tintes naturales también han relevado propiedades con interesantes consecuencias potenciales para semiconductores orgánicos, como los enlaces por puentes de hidrogeno. Ese tipo de unión es una interacción dipolar relativamente fuertepresente en muchos sistemas químicos naturales, siendo responsables de las propiedades únicas del agua y las fuerzas que mantienen unidas a las moléculas de ADN y ARN.




Figura 1. Ejemplo de materiales utilizados para la fabricación de un transistor orgánico basado en biomateriales. Este dispositivo muestra movilidades de electrones y huecos bien equilibradas de 1×10−2cm2/Vs y es resistente ala degradación en el aire.
El Shellac es una resina natural de poliésterproducida por escarabajos y cosechada en el Sudeste asiático y la India como barniz para madera. El Tetratetracontano es un oligoetileno presente en algunas plantas medicinales. El Índigo es un tinte conocido desde la antigüedad y en la actualidad es el colorante más producido a nivel mundial, principalmente para teñirtejido vaquero.
Los tintes de Índigo (indigoides) representan una interesante clase de materiales semiconductoresorgánicos. Los indigoides se encuentran entre los pocos cromóforos naturales de color azul conocidos. El Indigo y el 6,6'-dibromoindigo (Púrpura de Tyrian) se han utilizado durante miles de años como tintes. Hemos descubierto que láminas de índigo evaporadas al vacío muestran una granordenación con una textura cristalina singular y una constante dieléctrica excepcionalmente alta (en el rango de 5–6).
Estas propiedades se traducen en una gran movilidad en el Indigo y el púrpura de Tyrian. Este último, por ejemplo, demuestra una mobilidad de 0.4cm2/Vs para los huecos y 0.3cm2/Vs para los electrones. Ambos materiales muestran un transporte ambipolar, atribuido a la electroquímica deoxidación reversible de los gurpos de amina y reducción reversible de los grupos cetona. El púrpura Tyrian es tambien importante debido a su capacidad para el transporte de huecos y electrones estable al aire. Transistores y diodos fabricados con este material no mostraron degradación en su uso a lo largo de varias semanas al aire.


Figura 2. (a) Diagrama cristalino del Indigo. El apilamientopi de moléculas de Indigo se refuerza también por la unión de puentes de hidrógeno, con cada molécula enlazada a cuatro de sus vecinas. (b) la difracción de rayos X de una película delgada de Indigo en un substrato de vidrio muestra un singular pico de difracción en la dirección de crecimiento. El pico ancho y amorfo es debido exclusivamente al sustrado de vidrio .a.u.: unidades arbitrarias. 2Θ:ángulo de difracción.
El Diagrama cristalino del Indigo que se muestra en la figura 2(a) junto con el perfil de difracción de rayos X para una película delgada: ver Figura 2(b). La gran fuerza de la unión de puente de hidrógeno comparada con a las interacciones de van der Waals, producen pelícluas cristalinas ordenadas con una constante dieléctrica mas alta que la típica de los materiales...