Técnica de impressão melhora eletrônica orgânica em 10 vezes

Redação do Site Inovação Tecnológica - 03/06/2013

Os resultados são impressionantes: os cristais estruturados aleatoriamente (em cima) podem até ser bonitos, mas derrubam a eficiência dos componentes. Embaixo, os componentes eletrônicos quase perfeitos obtidos com o novo método.
[Imagem: Ying Diao et al./Nature Materials]

Uma das grandes vantagens da eletrônica orgânica é que, em vez das complexas e bilionárias fábricas de semicondutores atuais, esses dispositivos podem ser impressos de forma contínua, como se fossem um jornal.

Isto tem feito com que inúmeros grupos de pesquisas ao redor do mundo trabalhem na otimização dos componentes orgânicos, que ainda ficam atrás dos componentes de silício em termos de desempenho.

Em vez de tentar melhorar os componentes, Ying Diao e seus colegas da Universidade de Stanford, nos Estados Unidos, resolveram voltar sua atenção para o outro lado da equação: o próprio processo de impressão.

O resultado foi duplamente satisfatório, já que, além de otimizado, o processo de impressão permite a fabricação de componentes eletrônicos orgânicos de melhor qualidade, com um rendimento superior ao dos tradicionais.

O grupo chamou seu processo de FLUENCE - Fluid Enhanced Crystal Engineering, fabricação de cristais otimizada por fluidos, em tradução livre.

Os primeiros testes resultaram em filmes finos capazes de conduzir eletricidade de forma 10 vezes mais eficiente do que as películas criadas com os métodos convencionais.

"Melhor do que isso, a maioria dos conceitos por trás do FLUENCE pode ser escalonado para atender às exigências da indústria," disse Diao.

Segundo a pesquisadora, a otimização foi obtida centrando o foco na física do processo de impressão, em vez da composição química dos semicondutores.

Diao ajustou o processo para produzir longas fitas de cristais perfeitamente alinhados, que permitem que as cargas elétricas fluam mais facilmente, sem perder os benefícios da rede atômica tensionada (strained), oferecidos pela técnica de fabricação de componentes de cristal desenvolvida no mesmo laboratório, sob coordenação da professora Zhenan Bao.

Quando a tinta escorre entre os pilares, ela se mistura melhor e forma um filme mais homogêneo sobre o plástico onde os componentes eletrônicos são impressos.
[Imagem: Ying Diao et al./Nature Materials]

Tinta eletrônica

A técnica chama-se "otimizada por fluidos" porque o principal parâmetro de controle é o fluxo do líquido no qual o material orgânico semicondutor está dissolvido - em outras palavras, a "tinta eletrônica".

Para isso, Diao criou uma matriz de impressão dotada de nanopilares. Quando a tinta escorre entre os pilares, ela se mistura melhor e forma um filme mais homogêneo sobre o plástico onde os componentes eletrônicos são impressos.

Isto evita o principal causador da queda de eficiência dos componentes orgânicos, que é a tendência dos cristais para formarem estruturas aleatórias ao longo da superfície, o que diminui o rendimento do dispositivo.

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