07.05.2021 - European Patent Office (EPO) / Europäisches Patentamt (EPA)

En honor al inventor que sacó a la luz los semiconductores orgánicos

Karl Leo, finalista del Premio al Inventor Europeo 2021

La Oficina Europea de Patentes (OEP) anuncia que el científico, profesor y empresario alemán Karl Leo ha sido nominado como finalista en la categoría "Logros de toda una vida" del Premio al Inventor Europeo 2021. El trabajo pionero de Leo con semiconductores orgánicos condujo al desarrollo de la tecnología de pantallas de diodos orgánicos emisores de luz (OLED) de alta eficiencia. El impacto total de las innovaciones de Leo puede verse en toda la industria electrónica, ya que los OLED proporcionan un mayor brillo de imagen, resolución de color y eficiencia energética en los últimos modelos de teléfonos inteligentes y otros dispositivos electrónicos que utilizamos a diario.

Leo, físico de renombre internacional, es también un empresario que, a lo largo de su carrera, ha cofundado numerosas empresas de nueva creación en la región tecnológica alemana de "Silicon Saxony". Ha canalizado sus avances en investigación hacia negocios de electrónica y fotovoltaica de gran éxito comercial, y sus logros en el campo de los semiconductores orgánicos le han valido incluso el apodo de Organik Papst, el "Papa de los orgánicos".

"A lo largo de su prolífica carrera, el ingenio y la perspicacia empresarial de Karl Leo le han llevado a desarrollar una potente tecnología que, hoy en día, utilizan millones de personas en todo el mundo", afirma el Presidente de la OEP, António Campinos, al anunciar los finalistas del Premio al Inventor Europeo 2021. "Su uso eficaz de los derechos de propiedad intelectual le ha servido de apoyo, permitiendo a Leo fundar empresas y comercializar invenciones en múltiples sectores".

Los ganadores de la edición 2021 del premio anual a la innovación de la OEP se anunciarán en una ceremonia que comenzará a las 19:00 CEST el 17 de junio y que este año se ha reimaginado como un evento digital para una audiencia global.

La chispa orgánica

Como investigador básico confeso, el trabajo de Leo surge de una curiosidad fundamental que, sin embargo, se basa en aplicaciones prácticas. Esta pasión comenzó a una edad temprana, cuando la afinidad de Leo por la reparación de aparatos electrónicos le valió el apodo de "el técnico" entre los miembros de su familia. Su temprana fascinación por la electrónica doméstica despertó más tarde su interés por los semiconductores, que se convirtió en el centro de su tesis de licenciatura sobre células solares en el Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar de Friburgo (ISE) en 1985. Su primera exploración de los semiconductores le llevó a pensar en cómo mejorar los dispositivos electrónicos gracias a las propiedades únicas de los semiconductores, como la capacidad de los diodos de pasar la corriente más fácilmente en una dirección.

El doctorado y los primeros años de la carrera de Leo se centraron en los semiconductores inorgánicos: semiconductores compuestos por materiales no basados en el carbono, como el silicio o el arseniuro de galio. Leo acabaría consolidando su impacto en el campo de los semiconductores orgánicos cuando aceptó un puesto de profesor titular de optoelectrónica en la Technische Universität Dresden (TU Dresden). Por aquel entonces, sus colegas investigaban los semiconductores orgánicos (compuestos de materiales basados en el carbono) como alternativa emergente a los componentes inorgánicos más caros de los dispositivos electrónicos. Aunque los semiconductores orgánicos eran asequibles, flexibles y reciclables, todavía se consideraban poco prácticos, debido a su escasa conductividad eléctrica y su corta vida útil.

Leo se dio cuenta de que poca gente había pensado en el "dopaje" de los semiconductores orgánicos, es decir, en la adición de pequeñas cantidades de sustancias que producen electrones en movimiento libre para aumentar la conductividad de un material. El dopaje ya era una técnica habitual para aumentar la conductividad de los semiconductores inorgánicos, por ejemplo, añadiendo trazas de boro, arsénico, fósforo o galio a las obleas de silicio. Leo y su grupo de investigación se propusieron comprobar si esta técnica podía aplicarse también a los semiconductores orgánicos. Tomaron materiales semiconductores orgánicos básicos, como los compuestos que contienen ftalocianina de litio (utilizados para el color azul de las señales de las autopistas alemanas) y les añadieron pequeñas moléculas orgánicas con propiedades de atracción de electrones, como la bafofenantrolina. Mediante un proceso de evaporación al vacío, los investigadores calentaron los materiales base (en forma de polvo) hasta que se evaporaron, dando lugar a películas semiconductoras condensadas.

El gran avance se produjo en 1998, cuando los talentosos estudiantes de doctorado Martin Pfeiffer y Jan Blochwitz de su equipo lograron crear un LED semiconductor orgánico que sólo requería una quinta parte del voltaje que se necesitaba anteriormente. Los semiconductores orgánicos de Leo eran más sostenibles que los semiconductores inorgánicos debido a su alta eficiencia, larga vida útil, proceso de producción de bajo consumo y potencial de reciclaje. Motivado por estos resultados iniciales, el equipo de Leo trabajó para perfeccionar aún más el proceso. "Descubrimos que era posible aumentar la conductividad de los semiconductores orgánicos en un factor de un millón o más, en algunos casos. También nos dimos cuenta de que podía utilizarse para dispositivos, diodos orgánicos emisores de luz, células solares, transistores y otros", dice Leo.

Comercializar la investigación básica

El trabajo de Leo siempre ha estado impulsado por la pasión por la investigación y una curiosidad innata. Sus éxitos también han dependido de su espíritu emprendedor. A lo largo de su carrera, Leo ha cofundado numerosas empresas de nueva creación en la región tecnológica alemana de "Silicon Saxony". Reconoce el valor de la protección de la propiedad intelectual en este proceso, señalando que "ningún inversor invertirá en una empresa tecnológica sin una sólida base de propiedad intelectual".

En 2001, por ejemplo, Leo cofundó la empresa emergente alemana Novaled AG® para comercializar tecnologías y materiales OLED. Leo fue nombrado en una solicitud de patente presentada por Novaled para un OLED transparente, térmicamente estable y fácil de producir con una eficiencia energética inigualable, y la patente europea se concedió en 2006. Esta patente europea sentó las bases de la tecnología PIN OLED® de Novaled, que se introdujo en las pantallas planas y en la iluminación OLED con el doble de eficiencia que cualquier competidor del mercado. Los PIN OLED de Leo acabaron por atraer a Samsung, que adquirió Novaled en 2013 por 260 millones de euros.

En 2004, Leo, su equipo de investigadores y la Universidad de Ulm empezaron a adaptar los semiconductores a las células solares orgánicas, con la esperanza de lograr un éxito similar en este campo. En 2006, presentaron una solicitud de patente a nombre de Heliatek GmbH®. Leo es cofundador de la empresa derivada de tecnología solar que ha creado la primera película solar orgánica ultraligera, sostenible y flexible del mundo que puede montarse en edificios que no pueden llevar física o legalmente módulos solares convencionales.

Los transistores orgánicos semiconductores en forma de campo que Leo espera sacar al mercado próximamente podrían tener muchas aplicaciones prácticas para circuitos electrónicos en pantallas, energía solar e incluso bioelectrónica. Como profesor y cofundador de la empresa, este hombre de 60 años nunca ha dejado de esforzarse por avanzar en el campo de los semiconductores orgánicos. "Veo oportunidades más allá de lo que se ha conseguido hasta ahora", afirma.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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