¡Rendimiento y estabilidad, una combinación ganadora!

El equipo de investigación del Dr. Jae Ho Kim y el Dr. Myungkwan Song de la División de Investigación de Materiales de Energía y Medio Ambiente del Instituto Coreano de Ciencia de Materiales (KIMS), bajo la dirección del presidente Chul-jin Choi, en colaboración con el profesor Jin-Woo Oh de la Universidad Nacional de Pusan y el profesor Jin Woo Choi de la Universidad Nacional de Kongju, desarrollaron bio-nanoestructuras híbridas. Utilizando estas nanoestructuras, fabricaron células solares fibrosas (FSC) y diodos orgánicos emisores de luz fibrosos (FOLED) que demuestran un alto rendimiento y estabilidad en un amplio rango de temperaturas, desde menos 80 grados Celsius hasta 150 grados Celsius. El equipo reportó un aumento del 40% en la eficiencia de conversión de potencia (PCE) de las FSC y un aumento del 47% en la eficiencia cuántica externa (EQE) de los FOLED.

El método de ‘revestimiento por centrifugación’, comúnmente utilizado para revestir nanopartículas metálicas, permite la creación rápida y sencilla de películas delgadas. Sin embargo, este método tiene el inconveniente de no poder revestir las nanopartículas metálicas de manera uniforme y ordenada. Para abordar este problema, el equipo sintetizó el ‘bacteriófago M13’, un biomaterial que tiene la propiedad de organizar las nanopartículas metálicas de manera uniforme y ordenada. El bacteriófago M13 posee grupos activos que se unen a cationes metálicos, asegurando una disposición consistente de todos los cationes metálicos. Como resultado, la bio-nanoestructura híbrida sintetizada a partir del bacteriófago M13 exhibe alta estabilidad en el aire y la humedad, y permite FSC y FOLED de alto rendimiento. Además, se confirmó que mostró excelentes características en ambientes extremos (-80 ℃ y 150 ℃) y resistencia al lavado.

El bacteriófago M13 se puede utilizar en varios dispositivos electrónicos, incluidos dispositivos piezoeléctricos, células solares, sensores y diodos orgánicos emisores de luz. Una característica distintiva de esta tecnología es su capacidad para organizar y alinear fácilmente las nanopartículas metálicas cuando se utilizan bio-nanoestructuras híbridas. También puede maximizar el efecto plasmónico de superficie, lo que lo hace aplicable a una amplia gama de dispositivos electrónicos. Si esta tecnología se utiliza para acelerar la localización y la producción en masa, se espera que genere importantes beneficios económicos para las empresas de dispositivos electrónicos.

Myungkwan Song, investigador principal y líder de esta investigación, dijo: “Al utilizar bio-nanoestructuras híbridas, podemos mejorar tanto el rendimiento como la estabilidad en el campo de los dispositivos electrónicos”, y agregó: “Se espera que se aplique a varios campos como los materiales sensores, así como los materiales de producción y almacenamiento de energía en el futuro.”.

Esta investigación fue financiada por el Ministerio de Ciencia e ICT a través del proyecto fundamental de KIMS (desarrollo de una plataforma de almacenamiento y recolección de energía de tipo fibra) y el proyecto de apoyo a investigadores de mitad de carrera de la Fundación Nacional de Investigación de Corea. Los resultados de la investigación se publicaron en Small Structures el 7 de mayo. Actualmente, el equipo de investigación continúa llevando a cabo una investigación de seguimiento para desarrollar varias bio-nanoestructuras para aplicaciones en dispositivos electrónicos orgánicos y sensores de diagnóstico in vitro.

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Acerca del Instituto Coreano de Ciencia de Materiales (KIMS)

KIMS es un instituto de investigación sin fines de lucro financiado por el gobierno bajo el Ministerio de Ciencia e ICT de la República de Corea. Como el único instituto especializado en tecnologías de materiales integrales en Corea, KIMS ha contribuido a la industria coreana llevando a cabo una amplia gama de actividades relacionadas con la ciencia de los materiales, incluida la I+D, la inspección, las pruebas y la evaluación, y el apoyo tecnológico.