Un groupe de recherche dirigé par Simone Fabiano au Laboratoire d'Électronique Organique, Université de Linköping, a créé un matériau organique avec une excellente conductivité qui n'a pas besoin d'être dopé. Ils y sont parvenus en mélangeant deux polymères aux propriétés différentes.

Afin d'augmenter la conductivité des polymères, et de cette façon obtenir une plus grande efficacité dans les cellules solaires organiques, diodes électroluminescentes et autres applications bioélectroniques, les chercheurs ont jusqu'à présent dopé le matériau avec diverses substances. Typiquement, cela se fait soit en retirant un électron, soit en le donnant au matériau semi-conducteur avec une molécule de dopant, une stratégie qui augmente le nombre de charges et donc la conductivité du matériau.

"Nous dopés normalement nos polymères organiques pour améliorer leur conductivité et les performances de l'appareil. Le processus est stable pendant un certain temps, mais le matériau dégénère et les substances que nous utilisons comme dopants peuvent éventuellement s'échapper. C'est quelque chose que nous voulons éviter à tout prix, par exemple, applications bioélectroniques, où les composants électroniques organiques peuvent apporter d'énormes avantages dans l'électronique portable et en tant qu'implants dans le corps, " déclare le professeur agrégé Simone Fabiano, chef du groupe Nanoélectronique organique au sein du Laboratoire d'électronique organique de l'Université de Linköping.

Le groupe de recherche, avec des scientifiques de cinq pays, a maintenant réussi à combiner les deux polymères, produire une encre conductrice qui ne nécessite aucun dopage pour conduire l'électricité. Les niveaux d'énergie des deux matériaux correspondent parfaitement, de telle sorte que les charges se transfèrent spontanément d'un polymère à l'autre.

Les résultats ont été publiés dans Matériaux naturels .

"Le phénomène de transfert de charge spontané a déjà été démontré, mais seulement pour les monocristaux à l'échelle du laboratoire. Personne n'a montré quoi que ce soit qui puisse être utilisé à l'échelle industrielle. Les polymères sont constitués de grosses molécules stables qui sont faciles à déposer à partir d'une solution, et c'est pourquoi ils sont bien adaptés à une utilisation à grande échelle comme encre dans l'électronique imprimée, " dit Simone Fabiano.

Les polymères sont des matériaux simples et relativement bon marché, et sont disponibles dans le commerce. Aucune substance étrangère ne s'échappe du nouveau mélange de polymères. Il reste stable pendant longtemps et résiste à des températures élevées. Ces propriétés sont importantes pour les dispositifs de récupération/stockage d'énergie ainsi que pour les appareils électroniques portables.

"Comme ils sont exempts d'agents dopants, ils sont stables dans le temps et peuvent être utilisés dans des applications exigeantes. La découverte de ce phénomène ouvre de toutes nouvelles possibilités pour améliorer les performances des diodes électroluminescentes et des cellules solaires. C'est également le cas pour d'autres applications thermoélectriques, et non des moindres pour la recherche sur l'électronique portable et le corps fermé, " dit Simone Fabiano.

« Nous avons impliqué des scientifiques de l'Université de Linköping et de l'Université de technologie de Chalmers, et experts aux États-Unis, Allemagne, Japon, et la Chine. Ce fut une très belle expérience de mener ce travail, qui est une étape importante et importante dans le domaine, " il dit.

Le financement principal de la recherche est venu du Conseil suédois de la recherche et du Wallenberg Wood Science Center. Elle a également été menée dans le cadre de l'initiative stratégique dans les matériaux fonctionnels avancés, AFM, à l'Université de Linköping.

"Fondamentalement, dopage dans les polymères conducteurs, générer une conductivité électrique élevée, n'a été obtenu jusqu'à présent qu'en combinant un dopant non conducteur avec un polymère conducteur. Maintenant, pour la première fois, la combinaison de deux polymères conducteurs rend un système composite très stable et très conducteur. Cette découverte définit un nouveau chapitre majeur dans le domaine des polymères conducteurs, et suscitera de nombreuses nouvelles applications et un intérêt dans le monde entier, " dit le professeur Magnus Berggren, directeur du Laboratoire d'électronique organique de l'Université de Linköping.