Un grupo de investigadores del Instituto de Carboquímica (ICB) del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), ubicado en Zaragoza, ha conseguido un importante avance en el desarrollo de dispositivos más eficientes y sostenibles con la creación de un nuevo material sostenible para los dispositivos.
Se trata de una combinación especial de nanomateriales que da como resultado un nuevo producto capaz de transformar la luz en electricidad y viceversa mucho más rápido que los materiales convencionales.
El material en sí es un híbrido de dos nanomateriales: un polímero conductor llamado politiofeno, en forma de nanopartículas 1D; y un nanomaterial 2D derivado del grafeno, el óxido de grafeno, han indicado desde la Delegación en Aragón del CSIC.
Las propiedades únicas que presenta pueden servir para mejorar la eficiencia de dispositivos optoelectrónicos, como las pantallas de dispositivos electrónicos y paneles solares, entre otros.
El investigador principal a cargo del proyecto, Wolfgang Maser, ha explicado: «Hemos encontrado que la estrategia de síntesis empleada para crear el nuevo material permite al polímero adoptar una estructura especial en forma de nanopartículas dispersables en agua, lo que favorece un contacto íntimo con las láminas de óxido de grafeno».
Este contacto, a su vez, genera cambios en el comportamiento eléctrico del material, haciéndolo más eficiente eléctricamente. «Nos interesaba mucho el politiofeno porque tiene unas propiedades ópticas, eléctricas y electrocrómicas muy ventajosas. Cuando se ilumina, crea electricidad y cuando recibe electricidad, produce luz, pero lo hace de forma muy lenta», ha añadido la investigadora y líder, junto a Maser, del del Grupo de Nanoestructuras de Carbono y Nanotecnología (G-CNN), Ana Benito.
Años de investigación
Este grupo de investigación lleva años estudiando el óxido de grafeno, un nanomaterial derivado del grafeno, con propiedades únicas, dispersable en agua y sencillo de producir. «Creímos que creando un material hibrido entre ambos podía solucionarse este problema», ha apuntado Maser.
«Nuestra idea fue modificar el politiofeno convirtiéndolo en pequeñas esferas nanométricas, lo que denominamos nanopartículas, que se unen fácilmente al óxido de grafeno. Además, esta metodología permitía trabajar en medio acuoso, lo cual es muy difícil con este tipo de polímeros», ha destacado Benito, quien reconoce que al principio no observaban ningún cambio en las propiedades electrónicas del material.
Al analizarlo en mayor profundidad, los investigadores descubrieron que el nuevo material hace que la electricidad viaje tan rápido que no se pueda detectar con los procedimientos normales. La colaboración con científicos de las universidades de Murcia, Cartagena y Zaragoza ha permitido confirmar la relevancia del hallazgo.
Los resultados se han publicado en una de las revistas más importantes del sector, 'Chemistry of materials', de la editorial ACS.
Revolución tecnológica
Este descubrimiento tiene importantes implicaciones para diversas aplicaciones tecnológicas, como la fabricación de pantallas flexibles, dispositivos electrónicos portátiles y papel electrónico de alta eficiencia.
El principal autor del artículo e investigador del G-CNN, Eduardo Colom, ha esgrimido: «Estos dispositivos serían más eficientes, ligeros, flexibles y sostenibles en comparación con los actuales, ya que se basarían en materiales amigables con el medio ambiente y con excelentes propiedades eléctricas».
Además, este desarrollo también podría mejorar la eficiencia de las células solares orgánicas, lo que permitiría una mayor captación de energía solar de forma más eficiente y económica.
«Gracias a este nuevo avance, estaríamos hablando de la posibilidad de fabricar dispositivos energéticamente más eficientes, es decir, con menor consumo energético y de respuesta rápida. Todo ello nos acerca a un futuro con tecnología más sostenible y avanzada», ha añadido Colom.
Una apuesta por la sostenibilidad
El nuevo material híbrido es sostenible porque el proceso de síntesis empleado para crear estos materiales utiliza agua como disolvente en lugar de sustancias químicas tóxicas, a diferencia de otros procedimientos que se emplean actualmente.
Su importancia radica en que podría ayudar a reducir el impacto ambiental de la fabricación de dispositivos electrónicos. Además, esta estrategia de síntesis puede extenderse a otro tipo de polímeros conductores, con implicaciones en variedad de aplicaciones tecnológicas.
El descubrimiento es, por tanto, de relevancia para el diseño sostenible de nuevas estructuras de dispositivos optoelectrónicos de alto rendimiento.
Los cinco investigadores en plantilla que forman el G-CNN se han especializado en los últimos años en crear nanomateriales altamente funcionales y sostenibles medioambientalmente, que pueden emplearse para un gran número de aplicaciones, desde procesos relacionados con la obtención de energías limpias hasta la conservación del patrimonio, la creación de (bio)sensores o el diagnóstico y tratamiento de enfermedades.
Estas investigaciones se realizan en el ICB, un centro del CSIC situado en Zaragoza de referencia internacional en la búsqueda de respuesta a los grandes retos sociales y tecnológicos actuales, como la generación sostenible de energía, la lucha contra el cambio climático y la contaminación, así como el desarrollo de nanomateriales, nanotecnología y nuevos sensores sostenibles.
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