Cualquiera que lleve el teléfono móvil en el bolsillo trasero del
pantalón apreciaría la comodidad que supondrían los dispositivos
electrónicos flexibles, sostienen unos expertos de California que han
dado un paso adelante hacia los materiales semiconductores plásticos que
puedan doblarse y estirarse pero comportándose como los buenos
materiales semiconductores, que son rígidos y quebradizos. La
electrónica flexible, añaden los investigadores de la Universidad de
Stanford, podría desembocar en un abanico de nuevos productos, desde
tejidos con cableado para hacer ropa que enfríe o caliente a quien la
vista, o tabletas que se doblen como un periódico.
La investigación sobre polímeros semiconductores no es una novedad.
Muchos expertos están intentando crear plásticos que se puedan doblar y
estirar sin que resulte mermada su capacidad superconductora. “Pero a
nivel molecular, los polímeros parecen un plato de espaguetis y esas
estructuras no uniformes tienen importantes implicaciones en las
propiedades conductoras de los polímeros semiconductores”, explica el
ingeniero químico Andrew Spakowitz, de la Universidad de Stanford. Este experto, su colega Alberto Salleo, y Rodrigo Noriega (Universidad de California en Berkeley)
han desarrollado lo que ellos consideran el primer marco teórico que
abarca las inhomogeneidades estructurales a nivel molecular de los
polímeros semiconductores, lo que permite comprender, predecir y mejorar
sus conductividad.
El problema, explican estos expertos, es que los semiconductores
poliméricos tienden a conducir la electricidad de modo diferente en
distintas partes del material, una variabilidad que depende precisamente
de si las fibras del polímero están enrolladas como espaguetis cocidos o
forman líneas relativamente uniformes, aunque se curven. “En otras
palabras, la estructura entrelazada que permite a los plásticos y otros
polímeros doblarse es lo que dificulta la conducción eléctrica, mientras
que la estructura regular de los semiconductores de silicio los hace
ser buenos dispositivos eléctricos, pero malos para llevarlos en el
bolsillo trasero del pantalón”, resumen los expertos de Stanford. Su
modelo teórico permite abordar la solución intermedia entre flexibilidad
y conductividad.
Hasta los años setenta, los plásticos se consideraban, desde el punto
de vista eléctrico, no conductores, de ahí su gran utilidad como
aislantes para los cables, por ejemplo. Pero entonces Alan Heeger, Alan
MacDiarmid y Hideki Shirakawa descubrieron los polímeros
semiconductores, materiales que en determinadas condiciones pueden
conducir la electricidad, y los tres científicos compartieron el Premio
Nobel de Química en 2000.
Pero una cosa es transmitir la electricidad y otra hacerlo
eficazmente. Los experimentos han mostrado que esos polímeros presentan
anomalías en el flujo de electrones por el material. Y esa variabilidad,
argumentan Spakowitz Salleo y Noriega, se debe a que, debido a la
estructura de las cadenas moleculares del material, crea como vías
rápidas y puntos de congestión para los electrones. Es como si una
cadena polimérica siguiera una configuración relativamente recta hasta
un punto donde se torciera en forma de U, como una horquilla, y los
electrones se atascaran en esa curva cerrada antes de saltar a la otra
recta.
“Las teorías anteriores de flujo eléctrico en polímeros
semiconductores están básicamente extrapoladas de nuestra comprensión de
los semiconductores metálicos e inorgánicos, como el silicio”, señala
Spakowitz, mientras que ellos han abordado directamente a escala
molecular el transporte de electrones en esos materiales plásticos. Con
su teoría, simplifican las propiedades estructurales y electrónicas de
los polímeros semiconductores a un pequeño número de variables.
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