Por Israel Pérez Valencia
Santiago de Querétaro, Querétaro.- Con la finalidad de generar alternativas que puedan utilizarse en dispositivos de electrónica orgánica flexible, estudiantes e investigadores de la Unidad Querétaro del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav) del Instituto Politécnico Nacional (IPN) desarrollan proyectos de investigación enfocados en materiales inorgánicos y diseño de transistores de película delgada.
El investigador titular en el área de Materiales Multifuncionales del Cinvestav, Rafael Ramírez Bon, explicó que en la actualidad existen líneas de investigación dirigidas a lo que se conoce como electrónica orgánica flexible, es decir, el diseño de celdas solares, dispositivos, circuitos y otros productos electrónicos en los que, para su fabricación, se utilizan compuestos poliméricos orgánicos flexibles que están reemplazando los sustratos plásticos convencionales.
“La electrónica convencional está basada en el dióxido de silicio como material dieléctrico que se fabrica aproximadamente a mil centígrados; para la electrónica orgánica flexible se están trabajando materiales dieléctricos depositados a baja temperatura. Es un proyecto que está relacionado con materiales que se utilizan en la electrónica, específicamente en la fabricación de transistores de película delgada. Las dos capas importantes en estos dispositivos son una dieléctrica y otra semiconductora. Nosotros en Cinvestav estamos incursionando con ambos tipos de materiales”, detalló.
Ramírez Bon puntualizó que las líneas de investigación que desarrolla el Cinvestav son de un enfoque intermedio, donde no se descartan los materiales convencionales inorgánicos, sino más bien, dijo, se están mezclando con materiales orgánicos, como polímeros como el polimetilmetacrilato, dióxido de silicio, de titanio y de circonio, dando recubrimientos con muy buenas características ópticas, mecánicas y dieléctricas.
“Nuestros primeros trabajos con estos materiales híbridos estuvieron enfocados hacia recubrimientos protectores plásticos debido a que logramos reforzar las propiedades mecánicas de la parte polimérica. Hemos reportado recubrimientos híbridos con dureza del orden de uno y dos gigapascales, parecida a la del vidrio. Si eso lo comparamos con la dureza del polimetilmetacrilato que llega aproximadamente a un cuarto de gigapascal, estamos cuadruplicando la dureza. Esos recubrimientos son transparentes, homogéneos y con ese nivel de dureza pueden tener algunas aplicaciones como recubrimientos protectores. Incluso, hemos logrado incluirle moléculas orgánicas para darle color y un aspecto decorativo”, abundó.
El investigador titular en el área de Materiales Multifuncionales del Cinvestav destacó que el enfoque de las investigaciones hacia el análisis de las propiedades dieléctricas de estos materiales ha derivado que estos recubrimientos híbridos puedan utilizarse en dispositivos transistores.
“Tuvimos dos estudiantes de doctorado que ya se graduaron, Daniela Morales Acosta y Clemente Alvarado Beltrán, quienes desarrollaron transistores de película delgada basados en dieléctricos híbridos; la mayor aportación en esos trabajos es que todo el proceso de elaboración de esos dispositivos tuvo como máxima temperatura 100 centígrados, lo que significa que ese procesamiento de transistores de película delgada ya se pueden pasar a un sustrato plástico sin ningún problema. Estos dispositivos son los que se utilizan en electrónica como interruptores de corriente, podemos controlar el encendido de un pixel de una pantalla a través del control de ese transistor, polarizándolo para que pase corriente, o bajando el voltaje podemos cortar la corriente y apagarlo”, explicó.
Rafael Ramírez Bon aseguró que el desarrollo de la electrónica orgánica flexible va a llevar a una nueva era de dispositivos electrónicos, como sensores, que van a ampliar su rango de aplicaciones, como pueden ser los detectores de los aeropuertos o tecnología enfocada en el sensado de gases peligrosos en la industria.
“La electrónica convencional tiene la posibilidad de desarrollar ese tipo de sensores; sin embargo, son más caros y no son tan portátiles como pueden llegar a ser los de electrónica orgánica flexible; ahora bien, no estamos diciendo que va a ser necesariamente un reemplazo de unos por otros, no obstante, la electrónica orgánica flexible puede ser utilizada en lugares donde no se requiera tanta eficiencia, es decir, que el nivel de detección no necesite ser tan fino, como en centros comerciales o lugares parecidos. Otra de las aplicaciones en que se está contemplando esta tecnología es en la sustitución de los códigos de barras y los lectores que utilizan, a través de una antena adherida que funciona con radiofrecuencia para que esté en comunicación directa con el sistema que controla los productos, por ejemplo en un centro comercial o para inventarios, lo que permite tener un conocimiento de la ubicación de los materiales o insumos en tiempo real”, finalizó.
