Durant el funcionament del transistor, es forma un canal de forats, mentre que es forma una doble capa elèctrica induïda per cations
Investigadors de la Universitat Nacional de Seül han desenvolupat un transistor electroquímic orgànic emissor de llum de voltatge ultrabaix que pot realitzar simultàniament processament de senyals, memòria i emissió de llum dins d'un únic dispositiu semiconductor. En introduir un potenciador del transport d'ions al canal semiconductor de polímer emissor de llum, l'equip va permetre la formació d'una doble capa elèctrica a la interfície de l'elèctrode de drenatge, permetent una injecció d'electrons eficient sense dependre dels alts voltatges o del dopatge inestable de tipus n utilitzat en els enfocaments convencionals.
Com a resultat, el dispositiu va mantenir una estructura simple de capa activa única alhora que aconseguia tant un funcionament de baix voltatge com una emissió de llum àmplia i fixada espacialment, juntament amb una funcionalitat de processament de senyals neuromòrfics.
El treball s'ha publicat a la revista Nature Materials.
L'electrònica portable està evolucionant ràpidament més enllà dels rellotges intel·ligents i les ulleres intel·ligents cap a plataformes fàcils d'utilitzar de nova generació, amb una futura expansió cap a dispositius implantables i sobre la pell.
En particular, els dispositius portables sobre la pell, juntament amb les tecnologies de semiconductors integrades que combinen funcions de detecció, processament de senyals, memòria i visualització en una sola plataforma, es consideren tecnologies clau per a l'atenció sanitària de propera generació i la futura indústria electrònica.
Més recentment, l'electrònica portable ha avançat més enllà de la simple detecció de biosenyals cap al processament i la visualització de senyals en temps real.
No obstant això, fins ara, aquestes funcions s'han implementat normalment mitjançant dispositius connectats per separat, cosa que ha donat lloc a estructures complexes, components voluminosos i rígids, i un alt consum d'energia. Per tant, la integració de múltiples funcions dins d'una arquitectura de dispositiu simple s'ha convertit en un repte important.
1. Per què els dispositius actuals són insuficients
Els transistors orgànics emissors de llum han atret l'atenció com a candidats prometedors per a l'electrònica portable de nova generació, ja que poden combinar funcions de transistor i díode emissor de llum en un sol dispositiu.
Tanmateix, els transistors orgànics convencionals amb una estructura d'elèctrodes laterals requereixen tensions de funcionament elevades de 80 a 180 V a causa de la llarga distància entre els elèctrodes i la gran barrera d'injecció d'electrons.
Fins i tot quan s'utilitza dopatge iònic electroquímic per reduir la tensió de funcionament, encara es requereixen més de 3,5 V, i la zona d'emissió continua sent estreta i inestable, cosa que limita l'ús pràctic en pantalles reals i sistemes electrònics intel·ligents portàtils.
2. Com funciona el nou transistor
L'equip de recerca va desenvolupar un transistor electroquímic orgànic emissor de llum de voltatge ultrabaix que integra el processament de senyals, la memòria i l'emissió de llum en un únic transistor orgànic.
En incorporar un potenciador del transport d'ions a la capa activa per induir la formació de doble capa elèctrica a la interfície de l'elèctrode, l'equip va introduir un nou mecanisme per a la injecció eficient d'electrons sense dependre dels alts voltatges o del dopatge inestable utilitzat en els enfocaments convencionals.
Això va permetre l'emissió de llum fins i tot a voltatges < 3,5 V, que abans es consideraven massa baixos per al funcionament, alhora que mantenia una zona d'emissió àmplia i estable.
El dispositiu també va mostrar característiques de processament de senyals i memòria, amb respostes que s'acumulen sota estímuls repetits i es retenen al llarg del temps, i es va demostrar a més en un sistema de pantalla portàtil flexible alimentat per només dues piles d'1,5 V.
Aquest estudi demostra que una emissió de llum estable i una funcionalitat intel·ligent es poden aconseguir simultàniament fins i tot en una arquitectura simple de capa activa única, ampliant enormement el potencial dels transistors orgànics per a aplicacions portables.
3. Impacte potencial en els dispositius portables
Aquest estudi és significatiu, ja que integra el processament de senyals, la memòria i l'emissió de llum en un sol dispositiu, reduint les limitacions dels sistemes electrònics convencionals que requereixen la fabricació i la interconnexió de múltiples components separats.
En particular, en demostrar també respostes acumulatives i retentives als estímuls d'entrada, destaca el potencial de l'electrònica de nova generació que pot processar informació i mostrar immediatament el resultat a través de la llum.
Mentre que els dispositius portàtils convencionals dificulten que els usuaris puguin comprovar els senyals mesurats en temps real mentre es mouen, aquesta tecnologia apunta cap a la monitorització en temps real i el lliurament immediat d'informació.
Es preveu que s'estengui a aplicacions com ara rehabilitació, atenció a pacients d'emergència, monitorització de l'exercici, electrònica sobre la pell i atenció mèdica intel·ligent, i que pugui servir com a tecnologia clau per a les indústries relacionades.
El professor Tae-Woo Lee ha demostrat una competitivitat investigadora líder mundial a través de publicacions consecutives a Science i Nature el 2026.
Aquest treball va més enllà dels dispositius emissors de llum convencionals integrant funcionalitats d'emissió de llum, processament de senyals i memòria en un únic dispositiu semiconductor a baixa tensió, presentant una nova direcció per a l'electrònica intel·ligent portable de nova generació.
El professor Tae-Woo Lee, que va dirigir l'estudi, va dir: "Aquest treball és particularment significatiu, ja que demostra que totes les funcions es poden integrar en un sol dispositiu semiconductor, sense necessitat de fabricar i connectar per separat unitats de processament, memòria i visualització".
Va afegir: "De cara al futur, tenim previst desenvolupar encara més aquesta tecnologia en una plataforma de semiconductors sobre la pell aplicable a la pell artificial intel·ligent i a l'atenció mèdica portàtil".
Aquesta tecnologia també és significativa, ja que va més enllà dels semiconductors emissors de llum convencionals demostrant la multifuncionalitat en un únic dispositiu semiconductor de baix voltatge.
En aquest sentit, presenta una nova direcció per a l'electrònica intel·ligent portable sobre la pell que permet la interacció en temps real entre humans i màquines.
Data de publicació: 22 de juny de 2026