Il grafene che si allunga come l'Ispettore Gadget

I transistor al grafene potrebbero essere la soluzione per realizzare elettronica allungabile e trasparente. Secondo i ricercatori della Soongsil University di Seoul e della Sungkyunkwan University di Suwon (sempre in Corea del Sud), questo materiale è in grado di mantenere eccellenti proprietà ottiche, meccaniche ed elettriche anche dopo numerosi "strapazzamenti". Questo gruppo di studiosi lo scorso giugno aveva realizzato, per la prima volta, pellicola di grafene di grandi dimensioni.

"È quasi impossibile fabbricare transistor che capaci di offrire elasticità meccanica e un'elevata trasparenza ottica su substrati insoliti come lastre di gomma usate dai materiali convenzionali. In particolare, i dispositivi al grafene hanno il vantaggio che possono essere integrati usando processi di stampaggio a temperatura ambiente senza passaggi sottovuoto o usando alte temperature. Le capacità di questi sistemi supera quella delle analoghe soluzioni basate su materiali convenzionali".

(A sinistra) Transistor al grafene modellato su un substrato PDMS (Centro) Transistor allungato fino al 5 percento (Destra) Transistor modellato su un palloncino

Per realizzare questo transistor, i ricercatori hanno sintetizzato singoli strati di grafene e poi li hanno impilati, strato dopo strato, su un foglio di rame. Usando la fotolitografia e tecniche di taglio, sono riusciti a modellare alcuni degli elementi essenziali di un transistor, come gli elettrodi e i canali di semiconduzione, sul grafene. Dopo aver trasferito questi componenti su un substrato di gomma allungabile, i ricercatori hanno stampato i componenti rimanenti - gate insulator e gli elettrodi del gate - su un dispositivo usando un gel di ioni allungabile.

Completato questo processo, i ricercatori hanno riscontrato caratteristiche interessanti. Per esempio i processi di stampa a bassa temperatura rendono la tecnica di fabbricazione dei transistor al grafene più semplice rispetto a quelle che necessitano di processi a elevata temperatura. Inoltre, i transistor realizzati con materiali semiconduttori inorganici non possono essere fabbricati su substrati di gomma a causa delle loro scarse proprietà meccaniche, che limitato l'estensibilità.

OP OP Gadget Grafene! - clicca per ingrandire

I risultati sperimentali dei ricercatori hanno confermato che i transistor al grafene offrono buone prestazioni. Hanno mostrato che i dispositivi possono essere allungati fino al 5% per 1000 volte e mantengono ancora buone proprietà elettriche. In un esperimento i ricercatori hanno fabbricato transistor al grafene su un palloncino di gomma e misurato le sue proprietà elettriche durante il gonfiaggio dello stesso. Allungando i transistor più del 5% le loro proprietà elettriche hanno iniziato a degradarsi, parzialmente a causa di microfratture e altri difetti delle pellicole di grafene.

"Faremo uno sforzo per migliorare l'allungabilità e le proprietà elettriche dei dispositivi al grafene e li applicheremo a diverse soluzioni indossabili e a pelli sensoriali", hanno dichiarato i ricercatori. I transistor al grafene potrebbero, in un lontano futuro, essere usati per realizzare schermi arrotolabili o indossabili, ma anche biosensori che si adattano alla superficie su cui sono applicati.