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El desarrollo de nuevos materiales para su uso en nuestra vida cotidiana ha marcado la pauta para la fabricación de nuevas tecnologías que nos facilitan nuestro entorno, ya sea laboralmente o simplemente en nuestra vida cotidiana.
Desde épocas muy remotas, el ser humano ha investigado y fabricado nuevos materiales que han permitido el desarrollo tecnológico de nuestra especie. La fabricación en el laboratorio de macromoléculas -que consisten en cadenas de unidades químicas repetitivas llamadas monómeros- que se conocen como polímeros sintéticos (para poder diferenciarlos de los polímeros naturales tales como el caucho o la celulosa) ha permitido desarrollar tecnologías de punta en la fabricación de dispositivos electrónicos de uso cotidiano.
Estos polímeros, los cuales mayoritariamente presentan la propiedad de plasticidad, tales como el PET, que es el plástico de uso más común, y que fabricado por vez primera en la década de 1940, ha sido utilizado para la fabricación de botellas o empaques en la industria de alimentos o para aislar conductores eléctricos, entre otras aplicaciones. Así como el PET, los polímeros sintéticos han sido conocidos como grandes aislantes de electricidad.
Sin embargo, en la década de 1970, científicos descubrieron que ciertos polímeros sintéticos, al ser dopados, pudieron conducir electricidad a través de sus cadenas, entendiéndose que el término dopaje en estos casos consiste en la remoción o incrustación de electrones en el polímero de manera intencional, modificando así sus propiedades eléctricas. Estos investigadores fueron los estadunidenses Alan Heeger y Alan MacDiarmid y el japonés Hideki Shirakawa, quienes descubrieron la conductividad eléctrica del poliacetileno mediante su oxidación (remoción de electrones) al ser dopado con yodo.
A pesar que este material pudo conducir una cantidad de electrones que ahora puede parecer pequeña, se abrió un nuevo horizonte para el uso de los polímeros sintéticos que los llevó a obtener el Premio Nobel de Química en el año 2000.
Después de esto, muchos polímeros sintéticos tales como la polianilina, los pertenecientes a la familia de los politiofenos o el polipirrol han presentado conductividad eléctrica que se ha demostrado que es debida a la estructura química de estos materiales, los cuales tienen una propiedad denominada conjugación pi, la cual consiste en enlaces de carbono simples seguidos de enlaces de carbono dobles, lo cual permite la movilidad libre de electrones a través de las cadenas poliméricas las cuales son suministradas al material mediante dopaje.
El uso de estos polímeros en los últimos años es muy extenso debido a su flexibilidad (pueden ser doblados) y a que son fáciles y más baratos de fabricar con respecto a los metales y materiales inorgánicos, y han sido utilizados en distintas aplicaciones tales como protectores de corrosión, celdas fotovoltaicas o para fabricar dispositivos electrónicos más complejos, como condensadores, memorias, transistores o LEDs (diodos emisores de luz).
Aunado a ello, se ha podido fabricar lógica computacional utilizando materiales basados en polímeros, permitiendo el desarrollo de una nueva área del conocimiento llamada la electrónica orgánica (conocida así debido a que estos polímeros sintéticos contienen mayoritariamente carbono).
La fabricación de dispositivos electrónicos orgánicos sigue en desarrollo y a pesar de que aún no pueden competir con los materiales inorgánicos (mayoritariamente los basados en silicio) que son utilizados para fabricar los dispositivos de electrónica convencional, como tabletas, computadoras o teléfono inteligentes, los materiales orgánicos conductores tienen un futuro muy prometedor.
El nicho de estos materiales ha sido aquellos dispositivos que trabajan a bajas frecuencias, tales como las pantallas LED o los sistemas de radiofrecuencia, ya que, por la estructura no cristalina de los polímeros con respecto a los materiales inorgánicos, éstos aún no pueden desarrollar dispositivos de altas frecuencias debido a que su estructura amorfa limita la conductividad eléctrica.
Sin embargo, estos materiales son suficientes para el desarrollo de dispositivos flexibles y que puedan adaptarse a muchos objetos de la vida cotidiana tales como superficies esféricas o incluso depositar estos materiales sobre ropa o piel, lo cual no es posible lograr con la electrónica convencional la cual es mecánicamente rígida. La facilidad de fabricación llevará en un futuro cercano al desarrollo de sistemas mucho más económicos que los conocidos actualmente, aunque la brecha con la electrónica basada en el silicio es aún considerable, por lo que se considera una tecnología que se encuentra en proceso de maduración.
*Dr. José Antonio Avila Niño
Investigador
Mailto: javila@cideteq.mx
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