Stel je voor dat je een televisie bezit met de dikte en het gewicht van een vel papier. Het zal mogelijk zijn, ooit, dankzij de groeiende industrie van gedrukte elektronica. Het proces, waarmee fabrikanten materialen letterlijk op oppervlakken kunnen printen of rollen om een ​​elektronisch functioneel apparaat te produceren, wordt al gebruikt in organische zonnecellen en organische lichtgevende diodes (OLED's) die de displays van mobiele telefoons vormen.

Hoewel verwacht wordt dat deze opkomende technologie de komende 10 jaar met tientallen miljarden dollars zal groeien, een uitdaging is de productie tegen lage kosten onder omgevingsomstandigheden. Om licht of energie te creëren door elektronen te injecteren of te verzamelen, gedrukte elektronica vereist geleiders, meestal calcium, magnesium of lithium, met een laag-werkfunctie. Deze metalen zijn chemisch zeer reactief. Ze oxideren en stoppen met werken als ze worden blootgesteld aan zuurstof en vocht. Dit is de reden waarom elektronica in zonnecellen en tv's, bijvoorbeeld, moet bedekt zijn met een stevige, dikke barrière zoals glas of dure inkapselingslagen.

Echter, in nieuwe bevindingen gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap, Georgia Tech-onderzoekers hebben geïntroduceerd wat een universele techniek lijkt te zijn om de werkfunctie van een dirigent te verminderen. Ze verspreiden een zeer dunne laag van een polymeer, ongeveer één tot 10 nanometer dik, op het oppervlak van de geleider om een ​​sterke oppervlaktedipool te creëren. De interactie verandert luchtstabiele geleiders in efficiënte, laagwerkende functie-elektroden.

De in de handel verkrijgbare polymeren kunnen eenvoudig worden verwerkt uit verdunde oplossingen in oplosmiddelen zoals water en methoxyethanol.

"Deze polymeren zijn goedkoop, milieuvriendelijk en compatibel met bestaande roll-to-roll massaproductietechnieken, zei Bernard Kippelen, directeur van Georgia Tech's Center for Organic Photonics and Electronics (COPE). "De reactieve metalen vervangen door stabiele geleiders, inclusief geleidende polymeren, verandert volledig de eisen van hoe elektronica wordt vervaardigd en beschermd. Het gebruik ervan kan de weg vrijmaken voor goedkopere en flexibelere apparaten."

Om de nieuwe methode te illustreren, Kippelen en zijn collega's evalueerden de prestaties van de polymeren in organische dunnefilmtransistors en OLED's. Ze hebben ook een prototype gebouwd:de allereerste, volledig kunststof zonnecel.

"De polymeermodificator vermindert de werkfunctie in een breed scala aan geleiders, inclusief zilver, goud en aluminium, " merkte Seth Marder op, associate director van COPE en professor aan de School of Chemistry and Biochemistry. "Het proces is ook effectief in transparante metaaloxiden en grafeen."