Dic09282022

Darrera actualitzacióDim, 27 Set 2022 11am

Back Estàs aquí:Inicio Nous materials Projectes Metall orgànic molecular que canvia color i propietats elèctriques quan s’aplica un camp elèctric

Metall orgànic molecular que canvia color i propietats elèctriques quan s’aplica un camp elèctric

Científics de l'Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC) han demostrat la capacitat d'un metall molecular orgànic per canviar ràpidament el seu color i les seves propietats elèctriques després d'aplicar un voltatge. El canvi es reverteix de forma ràpida a l'aplicar el voltatge invers. El treball és una prova de concepte que obre noves possibilitats per al disseny i la fabricació de dispositius orgànics electrocrómicos i rectificadors per a l'electrònica.

 

Quan s'aplica un voltatge, alguns anions iode de la capa fina del material migren a altres regions, el que comporta una transformació química del material. Això es tradueix en el canvi de color i de les seves propietats elèctriques, passant de metall (quan és opac) a semiconductor (quan és transparent). A la imatge, mostra del material en un dels experiments.Els ordinadors portàtils, els telèfons mòbils, els papers electrònics, les finestres intel•ligents, els sensors i els dispositius de comunicació sense fils necessiten components electrònics mecànicament flexibles que puguin canviar el seu color i les seves propietats elèctriques. El desenvolupament de materials conductors orgànics flexibles i lleugers amb aquestes propietats té un gran interès tecnològic en aquest camp.

Un grup d'investigadors de l'Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC) dirigit per professor d'investigació del CSIC Jaume Veciana ha demostrat la capacitat d'un metall molecular orgànic [(BEDO-TTF) 2,4I3] per canviar el seu color i seves propietats elèctriques (grau de transferència de càrrega) després d'aplicar un voltatge (propietat electrocrómica i rectificadora).

L'estudi, publicat a la revista Flexible Electronics, demostra, a més, el perquè d'aquests canvis. Tal com expliquen els científics, quan s'aplica un voltatge, alguns anions iode de la capa fina del material migren a altres regions, el que comporta una transformació química del material.

Això es tradueix en el canvi de color i de les seves propietats elèctriques, passant de metall (quan és opac) a semiconductor (quan és transparent). El procés és reversible: quan s'aplica el voltatge invers, les propietats originals tornen. Això transforma el material en un díode, i pot actuar com un "interruptor",

En l'estudi, els científics han posat a prova el material en diversos cicles, aplicant voltatges de -8 a +8 V. La coloració és ràpida, expliquen, en comparació amb estudis previs amb altres materials. Tant la coloració com el temps que es triga depenen directament del voltatge aplicat. Així, en l'experiment, el material va canviar la seva coloració i propietats elèctriques en 0,9 segons en aplicar un voltatge de 5 V; i va trigar també 0,9 segons en tornar al color i propietats elèctriques inicials després d'aplicar el voltatge invers, de -5V.

El procés és reversible: quan s'aplica el voltatge invers, les propietats originals tornen

Els investigadors també demostren que aquests canvis depenen de la quantitat d'aigua incorporada en una de les capes del material. Com el canvi depèn de que hi hagi una humitat alta en l'ambient que envolta el material (al voltant del 85%), els científics han incorporat una capa d'un material hidrofílic que augmenta i reté la humitat, i permet que el material funcioni en condicions ambientals normals.

L'estudi és una prova de concepte que obre noves possibilitats per al disseny i la fabricació de dispositius orgànics electrocrómicos i rectificadors que operen amb un principi de funcionament molt simple. A més, el requisit bàsic per aconseguir aquest comportament electrocròmic s'aconsegueix sense necessitat d'utilitzar un pre-processament o post-processament complicats.

El material escollit (BEDO-TTF) pels científics de l'ICMAB és excepcionalment robust ja que manté les seves propietats tot i que tingui petites imperfeccions i irregularitats en la seva estructura. Un altre avantatge és que s'obté en un procediment simple, escalable, que es pot realitzar en condicions ambientals.

Igual que altres materials que s'obtenen en capes fines, és flexible, lleuger, transparent, moldejable i extensible. Entre els seus avantatges hi ha el baix cost, la flexibilitat, el fàcil funcionament, fiabilitat i menor consum d'energia.