{"id":89917,"date":"2010-05-01T10:30:00","date_gmt":"2010-05-01T13:30:00","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/2010\/05\/01\/plastico-que-alumbra\/"},"modified":"2017-02-02T18:40:58","modified_gmt":"2017-02-02T20:40:58","slug":"plastico-que-alumbra","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/plastico-que-alumbra\/","title":{"rendered":"Pl\u00e1stico que alumbra"},"content":{"rendered":"

\"\"EDUARDO CESAR<\/span><\/p>\n

Una de las propiedades m\u00e1s conocidas de los pol\u00edmeros materiales que abarcan a los pl\u00e1sticos en general es su capacidad de aislamiento el\u00e9ctrico, lo que llev\u00f3 a su uso generalizado en la elaboraci\u00f3n de cables, para cubrir a los alambres y evitar descargas y cortocircuitos. Pero a mediados de la d\u00e9cada de 1970, un descubrimiento realizado por investigadores japoneses y estadounidenses demostr\u00f3 que esto no vale para todos los tipos de estos materiales. Algunos de ellos tienen la capacidad de conducir la electricidad y podr\u00edan reemplazar con ventajas a las pantallas de LCD o de plasma de los televisores y las computadoras, y adem\u00e1s podr\u00edan usarse en transistores, c\u00e9lulas solares y otros dispositivos electr\u00f3nicos. Estos nuevos pol\u00edmeros conductores de electricidad forman parte de una l\u00ednea de investigaci\u00f3n de varios grupos en el mundo, incluso en Brasil, con investigadores de la Escuela Polit\u00e9cnica de la Universidad de S\u00e3o Paulo (Poli-USP). Liderados por el profesor Adnei Melges de Andrade, del Instituto de Electrot\u00e9cnica y Energ\u00eda (IEE) de la USP, integran el Grupo de Electr\u00f3nica Molecular (GEM).<\/p>\n

Los investigadores trabajan principalmente con el Polymer Organic Light-Emitting (Pled) y el Organic Light-Emitting Diode (Oled), dos tipos de diodos emisores de luz (LED, sigla en ingl\u00e9s) distintos a los comercializados en la actualidad producidos con material semiconductor inorg\u00e1nico por ser org\u00e1nicos, pues est\u00e1n compuestos b\u00e1sicamente por mol\u00e9culas de carbono. El grupo trabaja tambi\u00e9n en el desarrollo de otros dispositivos, tales como transistores de pel\u00edcula fina, c\u00e9lulas solares org\u00e1nicas y sensores.<\/p>\n

Con apoyo de la FAPESP en el marco de proyectos de ayuda regular, el grupo avanza en el desarrollo de nuevos dispositivos electr\u00f3nicos con material polim\u00e9rico. Ahora no nos interesa \u00fanicamente que los dispositivos funcionen, explica el profesor Fernando Josepetti Fonseca, quien tambi\u00e9n integra el GEM. Eso es lo de menos pues ya lo logramos en el proyecto anterior que empez\u00f3 en marzo de 2004 y culmin\u00f3 en febrero de 2006. Ahora lo que queremos es saber cu\u00e1nto tiempo funcionan y c\u00f3mo pueden ser m\u00e1s eficientes, adem\u00e1s de fabricarlos de manera m\u00e1s simple y m\u00e1s barata.<\/p>\n

Nobel de Qu\u00edmica
\n<\/strong>El trabajo del grupo de la Poli solamente es posible gracias a dos grandes descubrimientos cient\u00edficos del final del siglo XX. Como sucede en algunas ocasiones en la ciencia, el primero surgi\u00f3 por accidente o por error. Fue en 1976, en el laboratorio del investigador japon\u00e9s Hideki Shirakawa, del Instituto de Tecnolog\u00eda de Tokio. En un intento de sintetizar o poliacetileno un pol\u00edmero simple formado por carbono e hidr\u00f3geno, que se presenta bajo la forma de un polvo negro, un estudiante chino que trabajaba con Shirakawa se equivoc\u00f3 en la receta. Como resultado de ello, en lugar del pol\u00edmero deseado, produjo una lustrosa pel\u00edcula plateada, brillante como una l\u00e1mina de aluminio. Al intentar entender en qu\u00e9 se hab\u00eda equivocado, el estudiante verific\u00f3 que hab\u00eda utilizado una cantidad de catalizador (una sustancia empleada para acelerar las reacciones qu\u00edmicas) mil veces superior a la necesaria. Shirakawa guard\u00f3 la pel\u00edcula y m\u00e1s tarde se la mostr\u00f3 al qu\u00edmico norteamericano Alan MacDiarmid, de la Universidad de Pensilvania, quien se encontraba de visita en Jap\u00f3n. Fue as\u00ed como Shirakawa fue invitado a asociarse a Mac\u00adDiarmid y al f\u00edsico norteamericano Alan Heeger. Trabajando juntos, en 1977, los tres verificaron que luego del dopaje del poliacetileno con yodo, la pel\u00edcula plateada flexible se convert\u00eda en una hoja met\u00e1lica dorada cuya conductividad el\u00e9ctrica hab\u00eda aumentado significativamente. Hab\u00edan descubierto los pol\u00edmeros semiconductores, lo que les rindi\u00f3 a los tres investigadores el Premio Nobel de Qu\u00edmica de 2000.<\/p>\n

El segundo descubrimiento se produjo en 1990, cuando Jeremy Burroughes, Richard Friend y Donald Bradley, de la Universidad de Cambridge, Inglaterra, crearon el primer dispositivo con pol\u00edmero semiconductor electroluminescente, que emite luz al recibir una carga el\u00e9ctrica. M\u00e1s espec\u00edficamente, notaron que determinadas estructuras de pol\u00edmeros semiconductores podr\u00edan montarse de manera tal de hacer posible la emisi\u00f3n de luz. Se creaban as\u00ed los diodos emisores de luz org\u00e1nicos, los Oleds, que se est\u00e1n incorporando a las pantallas de televisores y computadoras, y a los de displays de dispositivos port\u00e1tiles como los celulares.<\/p>\n

En el laboratorio de la Poli, los investigadores no producen pol\u00edmeros; all\u00ed desarrollan los dispositivos. Nos los mandan las instituciones acad\u00e9micas que colaboran con nosotros, explica Fonseca. Entre las colaboradoras se encuentran la Universidad Federal de Paran\u00e1 (UFPR), por medio del grupo de la profesora Leni Akcelrud; el Instituto de Qu\u00edmica de la USP, por intermedio de la profesora Neyde Yukie MurakamiIha; y el Departamento de Ingenier\u00eda Metal\u00fargica\u00a0 y de Materiales de la Poli-USP, con la profesora Wang Shui Hui. En el \u00e1mbito de la f\u00edsica y de la fabricaci\u00f3n de dispositivos, trabajamos con el profesor Luiz Pereira, del Departamento de F\u00edsica de la Universidad de Aveiro, Portugal. Con los pol\u00edmeros electroluminescentes que reciben, fabrican Pleds y Oleds. El grupo trabaja en el desarrollo de transistores desde hace dos a\u00f1os. La gran diferencia con relaci\u00f3n a los de silicio es su menor costo de fabricaci\u00f3n. En cuanto a las c\u00e9lulas solares org\u00e1nicas, las investigaciones se encuentran en su fase inicial.<\/p>\n

Los mayores esfuerzos del grupo de investigadores de la USP apuntan en este momento al desarrollo de los dos diodos emisores de luz org\u00e1nicos. La diferencia entre ambos tipos radica en el proceso de fabricaci\u00f3n y en los componentes con los cuales est\u00e1n hechos. Oleds es la designaci\u00f3n generalmente dada a los LEDs org\u00e1nicos elaborados a base de peque\u00f1as mol\u00e9culas, explica el investigador Gerson dos Santos, integrante del grupo. Los Pleds, a su vez, se elaboran a base de cadenas polim\u00e9ricas largas. Pese a estas diferencias, la expresi\u00f3n Oleds se ha vuelto dominante en el mundo para designar a ambos tipos de LEDs org\u00e1nicos.<\/p>\n

Existen muchas posibilidades de montar estos dispositivos, y los investigadores procuran producirlos de manera eficiente, reproductible y duradera. La estructura m\u00e1s simples de un Oled est\u00e1 compuesta de un sustrato transparente (vidrio o pol\u00edmero inerte), sobre el cual se deposita un electrodo elaborado con un \u00f3xido met\u00e1lico de alto potencial de ionizaci\u00f3n. Normalmente se utiliza el \u00f3xido de esta\u00f1o e indio. Sobre esa capa va lo que se podr\u00eda denominar el coraz\u00f3n del Oled: el pol\u00edmero emisor de luz. A su vez, \u00e9ste es recubierto por otro electrodo, una delgada capa met\u00e1lica, generalmente hecha con un metal de bajo potencial de ionizaci\u00f3n (p\u00e9rdida de electrones) como el aluminio, el calcio o el magnesio.<\/p>\n

Decae el excit\u00f3n
\n<\/strong>El principio de funcionamiento del Oled tambi\u00e9n es relativamente sencillo. Los electrones se inyectan desde un electrodo, mientras por el otro se introducen lagunas (llamadas tambi\u00e9n huecos, un t\u00e9rmino muy com\u00fan en f\u00edsica y en electricidad que significa la ausencia de electrones en determinadas posiciones), cuando se aplica una tensi\u00f3n el\u00e9ctrica entre ambos, explica el investigador John Paul Hempel Lima. Estas cargas se desplazan por las cadenas polim\u00e9ricas y pueden recombinarse para formar una especie electr\u00f3nicamente excitada: el excit\u00f3n. Ese excit\u00f3n decae radiactivamente y emite luz. Es decir, el decaimiento radiactivo del excit\u00f3n es la electroluminescencia del Oled.<\/p>\n

El montaje de estos dispositivos empieza por la selecci\u00f3n de los materiales, que definir\u00e1 el color que emitir\u00e1n. Asimismo, para producir dispositivos eficientes, es esencial que se controlen la morfolog\u00eda y el espesor de cada capa. Existen varias t\u00e9cnicas para depositarlas una encima de la otra a partir del sustrato. Gran parte del montaje de los Oleds se hace en el interior de la glovebox, una m\u00e1quina cuyo modelo fue proyectado por los investigadores junto a un fabricante nacional. La misma permite crear en su interior una atm\u00f3sfera compuesta de nitr\u00f3geno, con una reducida concentraci\u00f3n de ox\u00edgeno y agua, destinada a evitar la degradaci\u00f3n de los dispositivos. Dentro de la c\u00e1mara se efect\u00faa tambi\u00e9n el encapsulado de los Oleds, una etapa que consiste en poner una c\u00e1psula de vidrio sobre el material.\u00a0 Como una m\u00e1quina importada sal\u00eda muy cara, tuvimos que solicitar la fabricaci\u00f3n de una similar nacional a una empresa brasile\u00f1a, comenta Andrade.<\/p>\n

La mayor parte del financiamiento proveniente de la FAPESP en el primer proyecto, de alrededor de 300 mil reales del total de poco m\u00e1s de 450 mil reales, se us\u00f3 para fabricar la glovebox. Adem\u00e1s de ese equipamiento, desarrollamos un robot para la deposici\u00f3n de capas mediante una t\u00e9cnica conocida como automontaje, y adaptamos una impresora comercial para depositar los pol\u00edmeros (una t\u00e9cnica conocida como ink-jet deposition).<\/p>\n

Los investigadores del GEM han producido varios tipos de Oleds de distintos colores, usando m\u00e1s de 20 tipos de pol\u00edmeros. El trabajo del grupo, de acuerdo con Fonseca, est\u00e1 a medio camino entre la investigaci\u00f3n b\u00e1sica, el descubrimiento cient\u00edfico y la industria. Nuestro objetivo no es producir dispositivos listos para salir al mercado, sino avanzar m\u00e1s all\u00e1 de la investigaci\u00f3n b\u00e1sica, de manera tal que se desarrollen tecnolog\u00edas para que luego las industrias las puedan desarrollar y fabricar en gran escala. A tal fin, el gran reto que debe sortearse consiste en ampliar el tiempo de vida de los Oleds, que a\u00fan es de pocas horas, no solamente apuntando a las aplicaciones inmediatas, sino tambi\u00e9n a promover una mayor estabilidad en el\u00a0 material y una buena luminancia. Otro desaf\u00edo del grupo consiste en producir un Oled que emita en color blanco, una haza\u00f1a que intentan empresas e instituciones de investigaci\u00f3n de todo el mundo. No es tarea f\u00e1cil producir este tipo de dispositivo. Se debe lograr una combinaci\u00f3n equilibrada de las emisiones de los colores primarios, rojo, verde y azul, y esto es dif\u00edcil, dice Andrade. El grupo est\u00e1 intentando dos maneras de lograrlo. En una de ellas, los componentes se mezclan para producir una emisi\u00f3n cercana a la luz blanca. En la otra se produce un Oled con m\u00e1s de un pol\u00edmero emisor, y cada uno emite un color, lo que implica m\u00e1s etapas de proceso.<\/p>\n

Seg\u00fan Andrade, el surgimiento de este emisor de luz blanca revolucionar\u00e1 nuestro modo de vida, pues alterar\u00e1 profundamente la forma en que se iluminar\u00e1n los ambientes. Hoy en d\u00eda, todos est\u00e1n acostumbrados con el uso de l\u00e1mparas convencionales como las incandescentes, y m\u00e1s recientemente con las fluorescentes compactas, pero \u00e9stas podr\u00e1n en el futuro ser reemplazadas por dispositivos planos muy delgados, de un espesor equivalente al de una hoja de papel sulfito, y que consumir\u00e1n menos energ\u00eda, una caracter\u00edstica importante si se tiene en cuenta que los recursos naturales ser\u00e1n cada vez m\u00e1s limitados.<\/p>\n

Los proyectos
\n1.<\/strong> Investigaci\u00f3n y desarrollo de dispositivos electroluminescentes con pol\u00edmeros semiconductores (n\u00ba 03\/07454-5<\/a>);\u00a0Modalidad<\/strong>\u00a0Ayuda Regular a Proyecto de Investigaci\u00f3n;\u00a0Coordinador<\/strong>\u00a0Adnei Melges de Andrade USP;\u00a0Inversi\u00f3n<\/strong>\u00a0R$ 352.347,45 y US$ 51.268,94 (FAPESP)
\n2.<\/strong> Estudio y desarrollo de LEDs org\u00e1nicos, c\u00e9lulas solares, transistores de pel\u00edculas finas y sensores elaborados con pol\u00edmeros semiconductores (n\u00ba 09\/05589-7<\/a>);\u00a0Modalidad<\/strong>\u00a0Ayuda Regular a Proyecto de Investigaci\u00f3n; Coordinador<\/strong>\u00a0Adnei Melges de Andrade USP;\u00a0Inversi\u00f3n<\/strong>\u00a0R$ 135.293,81 y US$ 121.643,95 (FAPESP)<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Pol\u00edmeros luminescentes podr\u00edan reemplazar a las pantallas de LCD","protected":false},"author":20,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[192],"tags":[297],"coauthors":[112],"class_list":["post-89917","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-tecnologia-es","tag-ingenieria"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/89917","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/20"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=89917"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/89917\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=89917"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=89917"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=89917"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=89917"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}