Hoy en día, vivimos en un mundo donde nuestras actividades dependen de una multitud de aparatos tecnológicos basados en la conducción de la electricidad, la electrónica y la luz, por ejemplo: la TV, la radio, el teléfono celular, el reproductor de CDs y DVDs, el lector óptico del supermercado, las computadoras, etc. ¡Todos hemos usado o hacemos uso de más de uno de estos dispositivos electrónicos! Estos equipos funcionan con la electrónica desarrollada en el siglo anterior, que a su vez se basa en pequeños dispositivos llamados diodos y transistores que conforman los chips electrónicos de todos los circuitos (tarjetas) de los aparatos mencionados. Estos diodos y transistores están fabricados de un material muy abundante en nuestro planeta, el silicio, que es un elemento químico no metálico y el segundo más abundante en la corteza terrestre (28%) después del oxígeno. El silicio presenta características interesantes, por ejemplo, tiene propiedades semiconductoras, es decir, sólo bajo ciertas condiciones conduce electricidad a diferencia de los buenos conductores eléctricos tales como los metales (cobre, plata, oro, etc.).
Desde hace unos 20 años, los científicos están estudiando y desarrollando una nueva electrónica basada ya no en el silicio sino en materiales orgánicos (o plásticos). Ésta es una tecnología donde se emplean compuestos químicos que contienen átomos de carbono en sus estructuras. Además de conducir electricidad, en esta nueva tecnología plástica, los dispositivos, para su funcionamiento, requieren y/o manipulan y/o emiten luz, de aquí el nombre de opto-electrónica, recordemos que la luz es estudiada por la óptica que a su vez es una rama de la Física. Este campo científico-tecnológico de la opto-electrónica está provocando una revolución en nuestras vidas por ser un área de intensa investigación y desarrollo a nivel mundial debido a su gran impacto académico, económico, energético, social, etc.
Dentro de los dispositivos plásticos que más auge han tenido y que de hecho, ya están saliendo comercialmente al mercado, tenemos a los denominados diodos orgánicos electro-luminiscentes (OLEDs por sus siglas en inglés) para displays ópticos. Los displays ópticos son, por ejemplo, las pantallas de una calculadora, una lap top, etc. Estos dispositivos ya están siendo una tecnología paralela y con ventajas a los displays basados en cristales líquidos (LCDs) ampliamente usados en las pantallas de los celulares, calculadoras, relojes, monitores de computadora, TVs y muchos equipos más. Por otra parte, dentro de quizá algunos años, otros de los dispositivos que puedan ya estar presentes comercialmente son las celdas solares orgánicas (OPVs), considerados los primos hermanos de los OLEDs dado su funcionamiento: en los OLEDs se aplica electricidad y se produce luz, mientras que las OPVs captan luz (solar) y la transforman en electricidad.
De fundamental importancia en la investigación y desarrollo de los equipos mencionados son los materiales empleados. Los científicos de las área de ciencias físicas, la química, la óptica, las ciencias de materiales y la ingeniería (ver figura), buscan e investigan nuevos materiales con distintas y mejores características para una multitud de aplicaciones. De entre estos nuevos materiales, las moléculas y polímeros (grandes cadenas de moléculas) orgánicos semiconductores, como un área interdisciplinaria, son de interés particular. En los años 70s los científicos comenzaron a estudiar las propiedades de semiconductor en materiales orgánicos, pero fue hasta en los 80s cuando los químicos y personas del área de ciencias de materiales lograron diseñar y sintetizar nuevas moléculas y polímeros con mejores propiedades. Estos novedosos compuestos presentan características excepcionales, tales como fácil procesamiento, bajo costo, flexibilidad mecánica y deposición a temperatura ambiente sobre una variedad de sustratos (algo fundamental para los dispositivos electrónicos plásticos). Además, estos materiales orgánicos pueden ser diseñados por medio de la ingeniería molecular en una variedad virtualmente infinita de formas para optimizar alguna o varias de sus propiedades eléctricas, mecánicas y ópticas, es decir, es algo así como lo que realizan los arquitectos e ingenieros: ¡pueden diseñar y construir una casa con multitud de materiales, formas, tanto internas como externas y, con variados muebles para el confort y decoración! Por las anteriores razones, se espera que en un futuro cercano, hagamos uso de una gran diversidad de aparatos tecnológicos que empleen materiales plásticos por lo que, paulatinamente, la electrónica tradicional basada principalmente en el silicio, estará dando paso a esta nueva tecnología plástica.
Como investigador del Centro de Investigaciones en Óptica A.C. (CIO), al lado de colegas del Grupo de Propiedades Ópticas de la Materia (GPOM), participo activamente en esta área de materiales y en el estudio de varios de los dispositivos opto-electrónicos orgánicos mencionados. Estas investigaciones las realizo en conjunto con varios científicos de distintas y prestigiosas instituciones nacionales e internacionales. El financiamiento económico lo recibo principalmente del gobierno mexicano, estatal y federal, a través de sus organismos para ciencia y tecnología, el Concyteg (Consejo de Ciencia y Tecnología del Estado de Guanajuato) y el Conacyt (Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología), es decir, son investigaciones financiadas con dinero de todos los mexicanos que pagamos impuestos.
El lector interesado puede encontrar más información en las siguientes tres lecturas recomendadas para un amplio público:
a) J.L. Maldonado, Nota en revista Ciencia y Desarrollo: "Opto-electrónica de plásticos". Vol. 33, diciembre 2007, p. 70.
b) J.L. Maldonado y G. Ramos-Ortíz, "Opto-electrónica orgánica (plástica); nueva tecnología". Bol. Soc. Mex Fis. Vol. 22-3, julio-septiembre 2008, p. 131-136.
c) J.L. Maldonado et al., "Two examples of plastic opto-electronic devices: light emitting diodes and solar cells". Am. J. Phys. 76, diciembre 2008, p. 1130-1136.
