Las pantallas táctiles deben su magia a una película conductora de electricidad que se encuentra justo debajo de la superficie. En la mayoría de los dispositivos, esta capa está hecha de un compuesto conocido como óxido de indio y estaño (ITO), que es rígido, costoso de fabricar y requiere el raro metal indio. Ahora, los investigadores han creado una alternativa económica y flexible a ITO que no solo podría reducir los costos de las pantallas táctiles, las células solares y las ventanas inteligentes, sino que también permitiría nuevas clases de dispositivos electrónicos flexibles y portátiles.
«El trabajo… es a la vez intelectualmente inspirador y tecnológicamente emocionante», dijo Jian Pei, químico orgánico de la Universidad de Pekín que no participó en el trabajo.
A medida que se desplaza por los videos de TikTok, ITO conduce una corriente eléctrica invisible debajo de la punta de sus dedos. Cada vez que desliza o toca, su dedo interrumpe esa corriente y su teléfono lee la señal resultante. Sus videos favoritos pueden brillar a través de la capa ITO, que es transparente en películas delgadas. Esta combinación de transparencia y conductividad también hace que la ITO sea esencial en las células solares, los diodos emisores de luz y las ventanas inteligentes, que cambian de color bajo los campos eléctricos. Pero debido a las deficiencias de ITO, los científicos de materiales han buscado durante años alternativas orgánicas o basadas en carbono. Los productos electrónicos orgánicos tienden a ser flexibles, lo que podría permitirles integrarse en la ropa o en superficies contorneadas. Además, los materiales orgánicos se derivan de fuentes baratas y abundantes como el petróleo, en lugar de metales de tierras raras.
Sin embargo, muchos conductores orgánicos transparentes se degradan cuando se exponen al agua, oxígeno o altas temperaturas, haciéndolos prácticamente inutilizables en productos comerciales o aplicaciones industriales. Las esperanzas son mayores para un nuevo material conductor llamado PBDF, reportado por primera vez el año pasado por el químico Huang Fei de la Universidad Tecnológica del Sur de China y sus colegas. El PBDF no solo es estable en el aire, sino que es capaz de transportar electrones mucho más rápido que otros conductores orgánicos transparentes, rivalizando con las propiedades conductoras del acero inoxidable. Además, puede imprimirse sobre superficies flexibles como una tinta, un método más económico y rápido que aplicar ITO, que debe pulverizarse o depositarse sobre una superficie al vacío. Pero para que PBDF llegue a productos de la vida real, como pantallas táctiles y células solares, debe sintetizarse fácilmente a escala.
Ese es el significado del último resultado, del químico de la Universidad de Purdue Jianguo Mei y sus colegas. Desarrollaron una nueva técnica sintética que utiliza agua y aire para unir los enlaces de PBDF con la ayuda de un catalizador a base de cobre. Lograr este tipo de reacción en el aire ordinario, a diferencia del gas nitrógeno utilizado por Huang, «anteriormente se consideraba imposible», dice Pei. Esa relativa simplicidad podría alentar a las empresas a adoptar PBDF.
El equipo de Mei también mostró cómo el PBDF puede ser transparente cuando se rocía sobre una superficie como una película delgada. Las películas dejan pasar más del 80% de la luz, mostrando una transparencia similar a la de ITO. Las películas tenía tres veces la conductividad de las versiones de PBDF de HuangMei y sus colegas informan este mes en el Revista de la Sociedad Química Estadounidense.
Mei está de acuerdo en que los resultados parecen increíbles, pero confía en que los datos resistirán el escrutinio. “No lo podíamos creer”, dice sobre la reacción de su equipo tras ver los resultados. “Hicimos todo lo que pudimos, incluso buscamos ayuda externa para validar la información. Los datos que recolectamos fueron muy emocionantes y al mismo tiempo muy preocupantes porque eso [degree of conductivity] no ha sido realista en el pasado”.
“El trabajo parece muy emocionante”, dice Doojin Vak, un científico de materiales que investiga la fotovoltaica imprimible en la Organización de Investigación Científica e Industrial de la Commonwealth de Australia. Sin embargo, dados los grandes saltos en la conductividad entre diferentes películas, cuestiona las medidas y cree que puede haber una falla en la configuración. “No estoy seguro si puedo confiar en el resultado”, dice.
Simone Fabiano, química de la Universidad de Linköping, dice que PBDF «representa un avance significativo en el campo». Sin embargo, advierte que el PBDF debe someterse a más pruebas para determinar si puede ser comercialmente viable. Pei quiere que los investigadores prueben el PBDF en condiciones extremas como las generadas dentro de las células solares para ver si su rendimiento se mantiene.
De cara al futuro, Mei planea aumentar aún más la conductividad del PBDF eliminando los pequeños defectos del material. También quiere diseñar una tinta PBDF que sea incluso mejor para imprimir. Si el material cumple su promesa inicial, “PBDF tiene un enorme potencial comercial”, dice Fabiano.
Aclaración, 24 de febrero, 14 h: Se modificó una versión anterior de esta historia para evitar cualquier sugerencia de que Mei está de acuerdo con la crítica de Vak o que estaba respondiendo a ella directamente.
