NYHET Forskarna trodde att guldpartiklar skulle få elektroniska komponenter att avge mer ljus. I stället upptäckte de en oväntad effekt som kan få betydelse för framtidens organiska elektronik. Studien är resultatet av ett samarbete mellan två forskningsfält vid Umeå universitet.
Ludvig Edman, Ajay Kumar Poonia och Nicolò Maccaferri vid Institutionen för fysik arbetar ihop för att lösa problem som kräver kunskaper inom flera olika forskningsområden.
BildSara-Lena BrännströmProjektet som ledde fram till upptäckten uppstod i mötet mellan två forskargrupper. Forskningsledarna Nicolò Maccaferri och Ludvig Edman såg att de kunde dra nytta av varandras kompetenser: den ena ville förstå vad som händer inuti organiska elektroniska komponenter, den andra hitta sätt att förbättra deras funktion.
Samarbetet startade inom ramen för WISE-UmU, Umeå universitets första bidrag till det nationella WISE-programmet. Med finansiering från Kempestiftelserna samlade och stärkte satsningen universitetets forskning inom materialvetenskap.
Vi ser det här som en början på ett långsiktigt samarbete
En avgörande pusselbit blev WISE-postdoktorn Ajay Kumar Poonia som rekryterades till Institutionen för fysik 2025 för att arbeta mellan de båda forskningsmiljöerna.
– Ajays postdoktorprojekt skapade en konkret länk mellan våra grupper och gav oss möjlighet att förena våra olika expertkunskaper, säger Nicolò Maccaferri som leder en forskargrupp inom ultrasnabb nanovetenskap.
Från början var målet med projektet att undersöka om guldnanopartiklar kunde få ljusemitterande elektrokemiska celler att avge mer ljus. Partiklarna kan fungera som små antenner som sprider och riktar ljuset, och forskarna räknade därför med att de skulle öka cellernas ljuseffektivitet.
Forskarna hade en stark hypotes om vilken effekt guldnanopartiklar skulle få i de elektroniska komponenterna, men experimenten visade att de istället påverkar materialets förmåga att leda ström genom en helt annan mekanism.
BildSara-Lena BrännströmFör Ajay Kumar Poonia innebar arbetet i gränslandet mellan två forskningsområden höga krav på självständighet.
– Det har varit både utmanande och mycket givande. Nanofotonik och organisk elektronik bygger på olika bakgrunder och metoder, så i början hade jag mycket att lära mig, från fysiken bakom guldnanopartiklar till hur komponenterna tillverkas, säger han.
Just möten mellan olika discipliner är en central del av WISE-satsningen.
– Tvärvetenskaplig forskning kräver ofta tid och resurser. Den riktade finansieringen gjorde det möjligt att utveckla våra idéer till experiment och i slutändan den här publikationen, säger Ludvig Edman, forskningsledare för gruppen organisk elektronik och fotonik.
Forskarna trodde att nanopartiklarna framför allt skulle påverka hur komponenterna avger ljus. När resultaten började analyseras framträdde dock en annan effekt.
– Vi upptäckte att de också förändrar den elektrokemiska dopningen i komponenten. Det blev studiens viktigaste resultat, säger Ajay Kumar Poonia.
Elektrokemisk dopning förändrar materialets förmåga att leda ström och är avgörande för hur många organiska elektroniska komponenter fungerar. Upptäckten visar därför att guldnanopartiklar skulle kunna användas för att styra viktiga processer i många typer av organiska elektroniska system, inte bara ljusemitterande komponenter. Möjliga tillämpningar finns bland annat inom elektrokemiska transistorer, bioelektronik och neuromorf elektronik.
Forskarna vill nu undersöka de elektrokemiska processerna närmare och använda kunskapen för att utveckla nya elektroniska komponenter för framtiden. Fler gemensamma publikationer är redan på gång.
– Vi ser det här som en början på ett långsiktigt samarbete, säger Nicolò Maccaferri.
Postdoktorn Ajay Kumar Poonia blev en viktig länk mellan de båda forskargrupperna.
BildSara-Lena BrännströmWISE (Wallenberg Initiative Materials Science for Sustainability) är Sveriges största forskningssatsning inom hållbara material. Programmet finansieras av Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse och samlar forskare från flera svenska universitet för att utveckla material och tekniker som kan bidra till ett mer hållbart samhälle.
A. K. Poonia, A. Kirch, J. Ràfols-Ribé, et al. Modifying Electrochemical Doping in Light-Emitting Electrochemical Cells With Gold Nanoparticles. Advanced Science (2026).
