Cercetătorii au descoperit un efect neașteptat al nanoparticulelor de aur în dispozitivele organice
Un grup de cercetători de la Universitatea Umeå a pornit de la ipoteza că nanoparticulele de aur ar putea crește eficiența emisiei de lumină a componentelor electronice. Rezultatele analizelor au arătat însă un efect diferit, care ar putea avea importanță pentru viitorul electronicii organice. Studiul a fost publicat în revista Advanced Science.
Proiectul a apărut din colaborarea dintre două grupuri de cercetare conduse de Nicolò Maccaferri și Ludvig Edman. Unul dintre grupuri urmărea să înțeleagă mai bine dinamica reacțiilor electrochimice din dispozitivele electronice organice, în timp ce celălalt căuta modalități de îmbunătățire a performanței acestor dispozitive. Colaborarea a început în cadrul WISE-UmU, contribuția timpurie a universității la programul național WISE, menit să consolideze și să coordoneze mai bine cercetarea în știința materialelor la nivelul instituției.
O componentă cheie a proiectului a fost recrutarea cercetătorului postdoctoral WISE Ajay Kumar Poonia, care s-a alăturat Departamentului de Fizică în 2025 pentru a lucra în cele două medii de cercetare. „Proiectul postdoctoral al lui Ajay a creat puntea concretă între grupurile noastre și ne-a oferit oportunitatea de a ne combina expertizele complementare”, a declarat Maccaferri, coordonatorul grupului de cercetare în nanomateriale ultrarapide.
De la lumină la electrochimie
Obiectivul inițial al proiectului a fost să investigheze dacă adăugarea nanoparticulelor de aur poate crește eficiența emisiei de lumină a celulelor electrochimice electroluminiscente. Particulele pot acționa ca niște antene minuscule, împrăștiind și dirijând lumina, astfel încât cercetătorii se așteptau ca ele să îmbunătățească emisia de lumină prin acest mecanism.
Pentru Poonia, lucrul la intersecția a două domenii de cercetare a necesitat un grad ridicat de independență. „A fost atât provocator, cât și foarte satisfăcător. Nanofotonica și electronica organică au contexte și metode diferite, așa că la început a trebuit să învăț multe, de la fizica nanoparticulelor de aur până la fabricarea dispozitivelor”, a spus el.
Reunirea expertizei din discipline diferite este o parte centrală a inițiativei WISE. „Cercetarea interdisciplinară necesită adesea timp și resurse. Finanțarea direcționată a permis ideilor să se transforme în experimente și, în cele din urmă, în această publicație”, a declarat Edman, coordonatorul grupului de electronică organică și fotonică.
Un rezultat neașteptat
Cercetătorii s-au așteptat inițial ca nanoparticulele să influențeze în primul rând emisia de lumină a dispozitivelor. Când rezultatele au fost analizate, a apărut însă un efect diferit. „Am descoperit că ele afectează și dopajul electrochimic din interiorul dispozitivului. Acesta a devenit rezultatul central al lucrării”, a explicat Poonia.
Dopajul electrochimic modifică capacitatea unui material de a conduce curentul electric și este esențial pentru funcționarea multor dispozitive electronice organice. Descoperirea sugerează astfel că nanoparticulele de aur ar putea oferi o modalitate nouă de control al unor procese importante într-o gamă largă de sisteme electronice organice, nu doar în dispozitivele care emit lumină. Printre aplicațiile potențiale se numără tranzistorii electrochimici, bioelectronica și tehnologiile neuromorfe.
Noi proiecte comune în pregătire
Cercetătorii intenționează acum să exploreze aceste procese electrochimice în detaliu și să folosească cunoștințele dobândite pentru a dezvolta noi dispozitive electronice. Alte publicații comune sunt deja în pregătire. „Vedem în aceasta începutul unei colaborări pe termen lung”, a afirmat Maccaferri.
