Nanotecnología

La investigación en dispositivos electrónicos basados en semiconductores orgánicos ha experimentado un gran desarrollo en los últimos años. Ello se debe en parte a la gran cantidad de semiconductores orgánicos existentes, a la facilidad con que pueden ser depositados sobre grandes superficies mediante técnicas relativamente simples, como spin-coating o evaporación térmica, y también, al hecho de que cada vez es más fácil procesar materiales orgánicos a la carta, con propiedades previamente predefinidas. 

Dentro de los dispositivos orgánicos podemos destacar los diodos emisores de luz, OLEDs – organic ligh emisión diode-, transistores de efecto de campo (OTFTs) y células solares fotovoltaicas.  

Debido a las características de los OLEDs estos pueden utilizarse como excelentes emisores de luz. Se diseñan para emitir luz de manera difusa en una gran variedad de colores. Al emitir de forma superficial, se pueden crear laminas con dimensiones mayores de decímetros cuadrados para simular la luz natural. 

La fabricación de transistores orgánicos de efecto de campo (OTFTs) ha despertado también un enorme interés en la comunidad científica. Por un lado, los OTFTs poseen interés tecnológico como dispositivos que se utilizan en las pantallas planas. Además, la fabricación de OTFTs constituye una potente herramienta para el estudio de las propiedades eléctricas del semiconductor orgánico. Los OTFTs permiten obtener la movilidad de efecto de campo de los portadores mayoritarios del semiconductor. Asimismo, las medidas en temperatura para diferentes tensiones de puerta permiten obtener información sobre la distribución de defectos presentes en el material.

En el caso particular de las células solares de capa delgada, una de las tecnologías que ha cosechado más éxito es la basada en estructuras bicapa con grosores de pocas decenas de nanómetros. Estas estructuras bicapa consisten en general en el depósito mediante evaporación térmica de capas delgadas de semiconductores orgánicos de pequeña molécula. Entre las estructuras que han proporcionado mejores resultados se pueden citar las basadas en fitalocianina de cobre y fullerenos.

Se dice mucho en mi pueblo (donde los hay muy brutos) que "burro grande, ande o no ande". Esa expresión es válida para las carretillas, tractores, jamones, quesos y sartenes entre otras muchas cosas. Sin embargo, en la ciencia y sobre todo en la tecnología parece que el péndulo ha evolucionado ya medio ciclo, apunta al extremo contrario y todos buscan el chip más diminuto, el robot más ligero y la pantalla más fina.La miniaturización tiene infinidad de ventajas y muchos menos inconvenientes dejando de lado los puramente ergonómicos (¿Alguien ha tratado de sacar una fotografía con una de estas cámaras ultradiminutas que se resbalan entre los dedos?), eso es algo indiscutible. Lo que me ha llamado la atención es algo más sutil y paradójico que tiene que ver con el mundo de los "displays".

En un episodio de la serie de animación "Futurama", el profesor Hubert Farnsworth decide construir diminutos robots copias a escala de los empleados de Planet Express para viajar por el interior de Fry y librarle de unos peculiares parásitos intestinales. Uno de los personajes pregunta por qué construir réplicas robóticas en lugar de miniaturizarlos a ellos mismos, a lo que el profesor responde (seguro que no literalmente):

- Eso son pamplinas de ciencia ficción, para miniaturizaros a vosotros harían falta átomos diminutos y no sabes a qué precio están. Carísimos.

Sin duda era más rentable diseñar nuevos robots con un funcionamiento más sencillo que las personas y construirlos con "átomos de tamaño más económico".

El mundo de los displays, hace mucho que se utilizan los cristales líquidos y ahora llega la tecnología de los leds orgánicos (ver artículo en este blog). Los cristales líquidos están ya tecnológica aunque no comercialemente obsoletos por su poca eficiencia energética, su rigidez, su tamaño y la necesidad de retroiluminación. Las pantallas OLED ya están cerca y sin duda mejoran todos los apartados anteriormente citados. Sin embargo, en el camino de los OLED se ha interpuesto una tecnología nada novedosa pero que ha encontrado un hueco importante en el mercado y posiblemente cubra algunas necesidades que ni los OLED podrán cubrir. Se trata del papel electrónico también llamado tinta electrónica.

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     Según un artículo de xbit laboratories esta próxima la nueva era de las televisiones. En pocos años estarán disponibles en el mercado pantallas planas basadas en Diodos Emisores de Luz Orgánicos (OLED), las cuales presentan numerosas ventajas sobre los CRTs y LCDs actuales. Pronto se inventaron las matrices activas, en las que cada uno de los píxeles disponía de un diminuto transistor de película delgada (Thin Film Transistor, TFT), el cual se encargaba de mantener el color de su píxel asociado en los momentos en que el controlador electrónico de la pantalla estaba actualizando otras zonas. Así aparecieron las primeras pantallas LCD TFT para ordenadores, de un tamaño clásico de 14-15", y a un precio asequible. Pese a todo, los mejores LCDs disponibles no podían competir en algunos aspectos con los clásicos CRTs: distorsión de los colores cuando el ángulo de visión cambia, incluso dentro de los márgenes previstos, sensibilidad a las bajas temperaturas, la necesidad de retroiluminación, y los limitados tamaños de pantalla. Por eso, mientras los fabricantes de pantallas se enfrascaron en una carrera por resolver estos problemas (los cuales han sido mejorados notablemente en los productos actuales), otros diseñadores empezaron a buscar alternativas.

LED ORGÁNICOS:

     OLED significa Organic Light Emitting Diode (Diodo Emisor de Luz Orgánico). Las dos diferencias básicas con los LCDs son 'emisor de luz' y 'orgánico'. El hecho de que estos dispositivos emitan luz supone una primera diferencia crucial, pues los sistemas LCD en sí se limitan a dejar pasar o bloquear la luz producida por lámparas convencionales situadas detrás de ellos. Estas lámparas ocupan buena parte del grosor de la pantalla, por lo que, al no existir en una pantalla hecha con OLEDs, permite que éstas sean mucho más finas.  Además, el estar basado en componentes orgánicos también supone un notable avance. Hasta ahora, los LEDs se hacían con semiconductores inorgánicos (silicio, arseniuro de galio, arseniuro de indio…), lo que implicaba una serie de limitaciones en cuanto a rendimiento. La complejidad de las moléculas semiconductoras orgánicas permite conseguir rendimientos notablemente superiores de forma mucho más sencilla, una vez que se sabe como fabricarlos. Estos nuevos diodos se depositan sobre una base de vidrio sobre la que previamente se depositaría una primera capa de óxido de indio, que cumpliría el papel de ánodo. Sobre ella irían dos capas orgánicas que formarán los OLEDs y finalmente una última capa metálica de magnesio y plata, cumpliendo la función de cátodo. El ancho total es de unos 500 nanómetros, incluyendo la iluminación, pues los propios OLEDs generan dicha iluminación. Y lo que es aún más interesante: el dispositivo tiene un valor de gamma de casi cero (su respuesta a la tensión es prácticamente lineal). Los primeros experimentos mostraron muchos de los inconvenientes que todavía tenían esos dispositivos experimentales, en concreto la baja durabilidad: a las 100 horas de funcionamiento continuo, la intensidad luminosa se había reducido a la mitad. También estaba siendo difícil conseguir un OLED que emitiese en la banda del azul. Las soluciones se están encontrando poco a poco. Los nuevos OLEDs constan de más capas, y usan materiales más complejos, además de aditivos especiales que permiten conseguir luz en las tres partes interesantes del espectro: rojo, verde y azul, cuya combinación permite conseguir casi cualquier color. Leer más »