Chercheurs du Laboratoire d'Electronique Organique, Université de Linköping, ont développé les premiers circuits logiques électrochimiques complémentaires au monde qui peuvent fonctionner de manière stable pendant de longues périodes dans l'eau. Il s'agit d'une percée très significative dans le développement de la bioélectronique.

Les premiers transistors électrochimiques organiques imprimables ont été présentés par des chercheurs de LiU dès 2002, et la recherche depuis lors a progressé rapidement. Plusieurs composants électroniques organiques, tels que les diodes électroluminescentes et les écrans électrochromes, sont déjà disponibles dans le commerce.

Le matériau le plus couramment utilisé est PEDOT:PSS, qui est un matériau de type p dans lequel les porteurs de charge sont des trous. Afin de construire des composants électroniques efficaces, un matériau complémentaire, type n, est requis, dans laquelle les porteurs de charge sont des électrons. Il a été difficile de trouver un matériau polymère suffisamment stable qui puisse fonctionner dans des milieux aqueux et dans lequel les longues chaînes polymères puissent supporter un courant élevé lorsque le matériau est dopé.

Dans un article de Matériaux avancés , Simone Fabiano et ses collègues ont présenté les résultats d'un matériau conducteur de type n dans lequel la structure de type échelle du squelette polymère favorise la stabilité ambiante et un courant élevé lorsqu'il est dopé. Un exemple est BBL, poly(benzimidazobenzophénanthroline), un matériau souvent utilisé dans la recherche sur les cellules solaires.

Le chercheur postdoctoral Hengda Sun a trouvé une méthode pour créer des films épais du matériau. Plus le film est épais, plus la conductivité est élevée. « Nous avons utilisé le spray-coating pour produire des films jusqu'à 200 nm d'épaisseur. Ceux-ci peuvent atteindre des conductivités extrêmement élevées, " dit Simone Fabiano.

La méthode peut également être utilisée avec succès avec l'électronique imprimée sur de grandes surfaces, et Hengda Sun a également montré que les circuits fonctionnent pendant de longues périodes, à la fois en présence d'oxygène et d'eau.

« Cela peut sembler à première vue une petite avancée dans un domaine spécialisé, mais ce qui est génial, c'est qu'il a des conséquences majeures pour de nombreuses applications. Nous pouvons maintenant construire des circuits logiques complémentaires - onduleurs, capteurs et autres composants - qui fonctionnent dans un environnement humide, " dit Simone Fabiano.

"Les résistances sont nécessaires dans les circuits logiques basés uniquement sur des transistors électrochimiques de type p. Ils sont plutôt volumineux, et cela limite les applications qui peuvent être réalisées. Avec un matériau de type n dans notre boîte à outils, nous pouvons produire des circuits complémentaires qui occupent l'espace disponible beaucoup plus efficacement, puisque les résistances ne sont plus nécessaires dans les circuits logiques, " dit Magnus Berggren, professeur d'électronique organique et directeur du Laboratoire d'électronique organique.

Les applications des composants organiques comprennent des circuits logiques pouvant être imprimés sur du textile ou du papier, divers types de capteur bon marché, écrans non rigides et flexibles, et, non des moindres, l'immense domaine de la bioélectronique. Les polymères qui conduisent à la fois les ions et les électrons sont le pont nécessaire entre les systèmes conducteurs d'ions dans le corps et les composants électroniques des capteurs, par exemple.