Onderzoekers van het Laboratorium voor Organische Elektronica, Universiteit van Linköping, hebben 's werelds eerste complementaire elektrochemische logische circuits ontwikkeld die gedurende lange tijd stabiel in water kunnen functioneren. Dit is een zeer belangrijke doorbraak in de ontwikkeling van bio-elektronica.

De eerste afdrukbare organische elektrochemische transistors werden al in 2002 door onderzoekers van LiU gepresenteerd, en het onderzoek is sindsdien snel gevorderd. Verschillende organische elektronische componenten, zoals light-emitting diodes en elektrochrome displays, zijn al in de handel verkrijgbaar.

Het meest gebruikte materiaal is PEDOT:PSS, dat is een p-type materiaal waarin de ladingsdragers gaten zijn. Om effectieve elektronencomponenten te construeren, een aanvullend materiaal, n-type, Is benodigd, waarin de ladingsdragers elektronen zijn. Het was moeilijk om een ​​voldoende stabiel polymeermateriaal te vinden dat in waterige media kan werken en waarin de lange polymeerketens een hoge stroom kunnen doorstaan ​​wanneer het materiaal wordt gedoteerd.

In een artikel in Geavanceerde materialen , Simone Fabiano en collega's hebben resultaten gepresenteerd van een n-type geleidend materiaal waarin de ladderachtige structuur van de polymeerruggengraat de omgevingsstabiliteit en hoge stroom bevordert wanneer het is gedoteerd. Een voorbeeld is BBL, poly(benzimidazobenzofenantroline), een materiaal dat vaak wordt gebruikt in zonnecelonderzoek.

Postdoctoraal onderzoeker Hengda Sun heeft een methode gevonden om dikke films van het materiaal te maken. Hoe dikker de folie, hoe groter de geleidbaarheid. "We hebben spraycoating gebruikt om films tot 200 nm dik te produceren. Deze kunnen extreem hoge geleidbaarheid bereiken, ' zegt Simone Fabiano.

De methode kan ook met succes worden gebruikt in combinatie met gedrukte elektronica over grote oppervlakken, en Hengda Sun heeft ook aangetoond dat de circuits gedurende lange perioden functioneren, zowel in aanwezigheid van zuurstof als water.

"Dit lijkt op het eerste gezicht een kleine vooruitgang op een gespecialiseerd gebied, maar het mooie is dat het voor veel toepassingen grote gevolgen heeft. We kunnen nu complementaire logische circuits construeren:omvormers, sensoren en andere componenten - die functioneren in een vochtige omgeving, ' zegt Simone Fabiano.

"Weerstanden zijn nodig in logische circuits die uitsluitend gebaseerd zijn op p-type elektrochemische transistors. Deze zijn nogal omvangrijk, en dit beperkt de toepassingen die kunnen worden bereikt. Met een n-type materiaal in onze gereedschapskist, we kunnen complementaire circuits produceren die de beschikbare ruimte veel efficiënter in beslag nemen, aangezien weerstanden niet langer nodig zijn in de logische circuits, " zegt Magnus Berggren, hoogleraar organische elektronica en hoofd van het Laboratorium voor Organische Elektronica.

Toepassingen van de organische componenten zijn onder meer logische schakelingen die op textiel of papier kunnen worden geprint, verschillende soorten goedkope sensoren, niet-rigide en flexibele displays, en - niet in de laatste plaats - het enorme gebied van bio-elektronica. Polymeren die zowel ionen als elektronen geleiden, vormen de brug die nodig is tussen de ionengeleidende systemen in het lichaam en de elektronische componenten van sensoren, bijvoorbeeld.