Imagen de microscopía electrónica de transmisión de una nanopartícula de
polímero conjugado de unos 100 nm en diámetro en contacto con láminas de
óxido de grafeno. Foto: A.Benito y E. Istif (ICB-CSIC) |
Los polímeros conjugados constituyen la base de los dispositivos
optoelectrónicos en forma de películas finas, como son las celdas
solares orgánicas y los dispositivos de emisión de luz orgánicos.
Depositados sobre grandes áreas contribuyen al desarrollo de plataformas
de comunicación inteligente, autónomas y ubicuas. Pero su fabricación
requiere disolventes orgánicos, la mayoría tóxicos y su procesado exige
un estricto control de parámetros para que mantengan sus propiedades
optoeléctricas.
Ahora, un estudio liderado por investigadores del Consejo Superior de
Investigaciones Científicas (CSIC) ha desarrollado una nueva vía para el
diseño de dispositivos optoelectrónicos superiores al combinar láminas
de óxido de grafeno -un derivado químico y semiconductor de grafeno- con
nanopartículas de polímeros conjugados utilizando un nuevo método de
autoensamblado. Los resultados se publican en la revista Advanced
Functional Materials.
“Hemos descubierto que láminas de óxido de grafeno -un derivado químico
del grafeno- puede mejorar significativamente las propiedades
optoelectrónicas de polímeros conjugados en disolución, y que estas no
se pierdan al procesarlas en forma de película”, explica Wolfgang Maser,
investigador del CSIC en el Instituto de Carboquímica, que ha liderado
el estudio. “Con lo cual se evita el riguroso control de los parámetros
de procesado que requieren los polímeros conjugados cuando se depositan
en forma de películas para dispositivos optoelectrónicos como celdas
solares orgánicas y dispositivos de emisión de luz orgánicos”, añade.
“Además los materiales desarrollados son solubles en agua, a diferencia
de los polímeros conductores tradicionales que se disuelven en
disolventes orgánicos, la mayoría tóxicos. Todo ello favorece el
procesado a mayor escala en industria de una manera medioambientalmente
sostenible”, añade Maser.
“En este trabajo se demuestra que el óxido de grafeno cambia el estado
de agregación de las cadenas poliméricas en las nanopartículas de los
polímeros conjugados facilitando así la separación de las cargas
eléctricas fotogeneradas”, señala el investigador. “Al mismo tiempo se
establecen procesos de transferencia de carga responsables de la
estabilización de los nanohíbridos en el medio acuoso. El material
híbrido así obtenido puede ser procesado en forma de película delgada
manteniendo las propiedades optoelectrónicas que tenía en fase líquida,
ya que éstas ya no dependen del estado de agregación”, concluye.
Este estudio ha sido liderado por un equipo de investigadores del
Instituto de Carboquímica, de Zaragoza, junto con colaboradores del
Instituto de Síntesis Química y Catálisis Homogénea, centro mixto del
CSIC y la Universidad de Zaragoza; el National Hellenic Research
Foundation (Grecia) y la Universidad de Sussex (Reino Unido).
Fuente: ICB-CSIC 15/06/2018
E.Istif, J. Hernández- Ferrer, E.P. Urriolabeitía, A. Stergiou, N.
Tagmatarchis, G. Fratta, M.J. Large, A.B. Dalton, A.M. Benito, and W.K
Maser. Conjugated Polymer Nanoparticle- Graphene Oxide Charge- Transfer
Complexes. Advanced Functional Materials (2018). DOI: 10.1002/adfm.201707548
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