Los conductores orgánicos mixtos iónicos-electrónicos (OMIECs por sus siglas en inglés) han captado una atención significativa en los últimos años, gracias a sus propiedades únicas que los hacen ideales para aplicaciones no convencionales como la bioelectrónica, la computación neuromórfica y las celdas de bio-combustible. Estos materiales poseen la notable capacidad de conducir simultáneamente electrones e iones, lo que los hace increíblemente versátiles.
Sin embargo, para que los OMIECs sean ampliamente aceptados y aprovechados al máximo en estas aplicaciones, es crucial diversificar sus propiedades y desarrollar técnicas que permitan la personalización de los dispositivos basados en OMIEC según requisitos específicos.
A pesar de la creciente popularidad de los OMIECs, existe una notable falta de investigaciones sobre los comportamientos transitorios de estos conductores que están gobernados por la orientación molecular. Reconociendo esta brecha, un equipo internacional de investigadores de Corea y el Reino Unido, liderado por el profesor Myung-Han Yoon de la Escuela de Ciencia y Tecnología de Materiales en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Gwangju, se embarcó en una misión para explorar la dinámica dependiente de la orientación molecular de los OMIECs. Su estudio innovador, publicado en Nature Communications el 28 de noviembre de 2023, arroja luz sobre los comportamientos transitorios peculiares de los OMIECs y proporciona información valiosa sobre sus propiedades.
Para adentrarse en el misterioso mundo de las características dependientes de la orientación molecular, el equipo de investigación se centró en un aspecto que había sido pasado por alto previamente. Utilizaron un transistor electroquímico orgánico (OECT) para investigar la correlación entre la orientación molecular dependiente de la planaridad de la estructura y las características transitorias del OECT. Los OECT son conocidos por su capacidad para imitar los mecanismos de computación de las neuronas y sinapsis en redes neuronales pulsantes (SNN), lo que los convierte en herramientas prometedoras para explorar los comportamientos dinámicos de estas redes.
Los investigadores sintetizaron dos nuevos OMEICs, llamados DTP-2T y DTP-P, con unidades de co-monomero 2,2′-bithiofeno y fenileno, respectivamente. A pesar de tener las mismas propiedades iónicas y electrónicas, la planaridad de la estructura del polímero se manipuló para controlar la orientación molecular dominante dentro del sistema de conductor mixto. Se fabricaron dispositivos OECT utilizando los polímeros DTP y se realizó un análisis electroquímico.
El equipo de investigación hizo un descubrimiento fascinante durante sus experimentos. Mientras que ambos polímeros mostraron propiedades electroquímicas similares, la dirección de inyección de iones relativa a la orientación molecular tuvo un impacto significativo en la longitud de la trayectoria de deriva de los iones. Esta longitud, a su vez, afectó la movilidad de los iones dentro de los polímeros, lo que resultó en respuestas transitorias peculiares en los dispositivos OECT. Estos hallazgos proporcionaron una perspectiva única sobre el intrincado mundo de las características dependientes de la orientación molecular de los dispositivos OECT.
Las implicaciones de este estudio son vastas y de largo alcance. No solo profundizan nuestra comprensión de los OMIECs y su comportamiento, sino que también sientan las bases para futuros avances en sistemas de computación. Las arquitecturas basadas en OECT de SNN tienen el potencial de reemplazar los sistemas de computación actuales, ofreciendo una mayor velocidad de cálculo y un menor consumo de energía. Los conocimientos adquiridos de este estudio nos acercan un paso más a hacer realidad esta visión. Además, el equipo de investigación cree que el conocimiento obtenido de este estudio se puede aprovechar para diseñar y desarrollar materiales avanzados de conductores mixtos orgánicos para sensores biomoleculares y de bioseñales. Estos sensores desempeñan un papel crucial en diversos campos, incluyendo la investigación biomédica y la atención médica, y la capacidad de adaptar sus propiedades según requisitos específicos tiene un potencial inmenso para futuros avances.
El estudio llevado a cabo por el profesor Myung-Han Yoon y su equipo en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Gwangju abre nuevas vías de exploración en el campo de los conductores orgánicos mixtos iónicos-electrónicos. Al desentrañar los comportamientos transitorios dependientes de la orientación molecular de los OMIECs, esta investigación allana el camino para aplicaciones emocionantes en bioelectrónica, computación neuromórfica y más allá. Con más investigación y desarrollo, podemos esperar presenciar innovaciones revolucionarias que aprovechen todo el potencial de estos fascinantes materiales.
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