Circuiti flessibili, novità dall'Università della Pennsylvania

Nel campo del progresso tecnologico la ricerca di materiali idonei alla realizzazione di elementi elettronici flessibili è una delle attività che sta ricevendo particolare attenzione in questi ultimi anni dal momento che aprirebbe la strada a numerose innovative implementazioni fino ad ora impossibili.

Il punto chiave in questa ricerca è l'individuazione di materiali che abbiano il giusto connubio di prestazioni e costi di produzione. Su questa strada un gruppo di ricercatori dell'University of Pennsylvania ha dato dimostrazione della possibilità di usare particelle nanoscopiche di seleniuro di cadmio, un materiale semiconduttore, che vengano stampate su substrati plastici flessibili per dare luogo ad elementi elettronici ad elevate prestazioni.

David Kim, dottorando nel dipartimento di scienza ed ingegneria dei materiali nella Penn's School of Engineering and Applied Science, ha commentato: "Si è molto studiato sulle proprietà di trasporto elettronico del seleniuro di cadmio, ma fino a non molto tempo fa non siamo stati capaci di ottenere buone prestazioni. Il nuovo aspetto della nostra ricerca sta nell'impiego di leganti che possiamo traslare molto facilmente sulla plastica flessibile. Altri leganti sono però molto caustici, tali da fondere la plastica".

I nanocristalli di seleniuro di cadmio sono dispersi in un liquido simile ad inchiostro, permettendo l'uso di varie tecniche di deposizione per la formazione dei circuiti. I ricercatori hanno usato la tecnica dello spincoating, dove le forze centrifughe spingono un sottile strato di soluzione sulla superficie del substrato plastico, ma l'applicazione dei nanocristalli può avvenire anche mediante immersione, stampa a getto o a spruzzo.

"Il punto di riferimento per le prestazioni è il silicio amorfo, ovvero il materiale usato per i display dei portatili e di altri dispositivi. Questi nanocristalli di seleniuro di cadmio possono spostare gli elettroni 22 volte più velocemente rispetto a quanto avviene nel silicio amorfo" ha sottolineato la professoressa Cherie Kagan dell'University of Pennsylvania. L'impiego dei nanocristalli di seleniuro di cadmio permette inoltre di semplificare le operazioni di deposizione sul substrato, dal momento che ciò può avvenire a temperatura ambiente.

"Questi circuiti sono in grado di operare a bassa tensione. Nella realizzazione di dispositivi elettronici portatili in grado di operare con batterie, essi devono poter funzionare a bassa tensione o altrimenti non saranno utili" ha sottolineato la professoressa Kagan. I ricercatori sono stati in grado di costruire tre circuiti flessibili (un inverter, un amplificatore e un oscillatore ad anello) per testare le prestazioni dei nanocristalli.

La possibilità di combinare flessibilità, processi di fabbricazione semplici e bassi requisiti energetici, consentono almeno in linea teorica di impiegare opportunamente questi nanocristalli di seleniuro di cadmio per la realizzazione di nuovi dispositivi e sensori da impiegare per svariati tipi di applicazione, con particolare attenzione all'ambito biomedico e della sicurezza.