Alcançando alto desempenho e estabilidade simultaneamente: desenvolvendo bio-nanoestruturas híbridas

Uma equipe de pesquisa desenvolveu bio-nanoestruturas híbridas e as usou para fabricar células solares fibrosas (FSCs) e diodos orgânicos emissores de luz fibrosos (FOLEDs) que demonstraram alto desempenho e estabilidade em uma ampla faixa de temperatura, de menos 80 graus Celsius a 150 graus Celsius. A equipe relatou um aumento de 40% na eficiência de conversão de energia (PCE) dos FSCs e um aumento de 47% na eficiência quântica externa (EQE) dos FOLEDs.

Os resultados foram publicados na revista Pequenas Estruturas. A equipe de pesquisa inclui o Dr. Jae Ho Kim e o Dr. Myungkwan Song da Divisão de Pesquisa de Energia e Materiais Ambientais do Instituto Coreano de Ciência de Materiais (KIMS), em colaboração com o Professor Jin-Woo Oh da Universidade Nacional de Pusan ​​e o Professor Jin Woo Choi da Universidade Nacional de Kongju.

O método “spin coating”, comumente usado para revestir nanopartículas metálicas, permite a criação rápida e simples de filmes finos. No entanto, esse método tem a desvantagem de não conseguir revestir nanopartículas metálicas de forma uniforme e ordenada.

Para abordar essa questão, a equipe sintetizou o “bacteriófago M13”, um biomaterial que tem a propriedade de organizar nanopartículas metálicas de forma uniforme e ordenada. O bacteriófago M13 possui grupos ativos que se ligam a cátions metálicos, garantindo um arranjo consistente de todos os cátions metálicos.

Como resultado, a bio-nanoestrutura híbrida sintetizada a partir do bacteriófago M13 exibe alta estabilidade no ar e na umidade, e permite FSCs e FOLEDs de alto desempenho. Além disso, foi confirmado que ela apresentou excelentes características em ambientes extremos (-80 ℃ e 150 ℃) e durabilidade de lavagem.

O bacteriófago M13 pode ser utilizado em vários dispositivos eletrônicos, incluindo dispositivos piezoelétricos, células solares, sensores e diodos orgânicos emissores de luz. Uma característica distintiva dessa tecnologia é sua capacidade de facilmente organizar e alinhar nanopartículas metálicas ao usar bio-nanoestruturas híbridas. Ela também pode maximizar o efeito plasmônico de superfície, tornando-a aplicável a uma ampla gama de dispositivos eletrônicos.

Se essa tecnologia for empregada para acelerar a localização e a produção em massa, espera-se que gere benefícios econômicos significativos para as empresas de dispositivos eletrônicos.

Song, um dos principais pesquisadores e líder desta pesquisa, disse: “Ao utilizar bionanoestruturas híbridas, podemos melhorar tanto o desempenho quanto a estabilidade no campo de dispositivos eletrônicos.

“Espera-se que seja aplicado em vários campos, como materiais de sensores, bem como materiais de produção e armazenamento de energia no futuro.”