Semiconductores flexibles para doblar la electr¨®nica

Cualquiera que lleve el tel¨¦fono m¨®vil en el bolsillo trasero del pantal¨®n apreciar¨ªa la comodidad que supondr¨ªan los dispositivos electr¨®nicos flexibles, sostienen unos expertos de California que han dado un paso adelante hacia los materiales semiconductores pl¨¢sticos que puedan doblarse y estirarse pero comport¨¢ndose como los buenos materiales semiconductores, que son r¨ªgidos y quebradizos. La electr¨®nica flexible, a?aden los investigadores de la Universidad de Stanford, podr¨ªa desembocar en un abanico de nuevos productos, desde tejidos con cableado para hacer ropa que enfr¨ªe o caliente a quien la vista, o tabletas que se doblen como un peri¨®dico.

La investigaci¨®n sobre pol¨ªmeros semiconductores no es una novedad. Muchos expertos est¨¢n intentando crear pl¨¢sticos que se puedan doblar y estirar sin que resulte mermada su capacidad superconductora. ¡°Pero a nivel molecular, los pol¨ªmeros parecen un plato de espaguetis y esas estructuras no uniformes tienen importantes implicaciones en las propiedades conductoras de los pol¨ªmeros semiconductores¡±, explica el ingeniero qu¨ªmico 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 te¨®rico que abarca las inhomogeneidades estructurales a nivel molecular de los pol¨ªmeros semiconductores, lo que permite comprender, predecir y mejorar sus conductividad. Lo dan a conocer esta semana en la revista Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias (EE UU).

El problema, explican estos expertos, es que los semiconductores polim¨¦ricos tienden a conducir la electricidad de modo diferente en distintas partes del material, una variabilidad que depende precisamente de si las fibras del pol¨ªmero est¨¢n enrolladas como espaguetis cocidos o forman l¨ªneas relativamente uniformes, aunque se curven. ¡°En otras palabras, la estructura entrelazada que permite a los pl¨¢sticos y otros pol¨ªmeros doblarse es lo que dificulta la conducci¨®n el¨¦ctrica, mientras que la estructura regular de los semiconductores de silicio los hace ser buenos dispositivos el¨¦ctricos, pero malos para llevarlos en el bolsillo trasero del pantal¨®n¡±, resumen los expertos de Stanford. Su modelo te¨®rico permite abordar la soluci¨®n intermedia entre flexibilidad y conductividad.

Hasta los a?os setenta, los pl¨¢sticos se consideraban, desde el punto de vista el¨¦ctrico, no conductores, de ah¨ª su gran utilidad como aislantes para los cables, por ejemplo. Pero entonces Alan Heeger, Alan MacDiarmid y Hideki Shirakawa descubrieron los pol¨ªmeros semiconductores, materiales que en determinadas condiciones pueden conducir la electricidad, y los tres cient¨ªficos compartieron el Premio Nobel de Qu¨ªmica en 2000.

Pero una cosa es transmitir la electricidad y otra hacerlo eficazmente. Los experimentos han mostrado que esos pol¨ªmeros presentan anomal¨ªas 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 v¨ªas r¨¢pidas y puntos de congesti¨®n para los electrones. Es como si una cadena polim¨¦rica siguiera una configuraci¨®n 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 teor¨ªas anteriores de flujo el¨¦ctrico en pol¨ªmeros semiconductores est¨¢n b¨¢sicamente extrapoladas de nuestra comprensi¨®n de los semiconductores met¨¢licos e inorg¨¢nicos, como el silicio¡±, se?ala Spakowitz, mientras que ellos han abordado directamente a escala molecular el transporte de electrones en esos materiales pl¨¢sticos. Con su teor¨ªa, simplifican las propiedades estructurales y electr¨®nicas de los pol¨ªmeros semiconductores a un peque?o n¨²mero de variables.