Quando si parla di efficienza, a volte aiuta a chiedere consiglio a Madre Natura, anche in una tecnologia avanzata quanto stampabile, elettronica flessibile.

I ricercatori dell'Università dell'Illinois hanno sviluppato modelli dinamici di ispirazione biologica utilizzati per produrre materiali semiconduttori organici che producono elettronica stampabile. Utilizza un processo simile alla biomineralizzazione, il modo in cui si formano ossa e denti. Questa tecnica è anche ecologica rispetto a come viene realizzata l'elettronica convenzionale, che dà ai ricercatori la possibilità di restituire il favore alla natura.

I modelli vengono utilizzati per realizzare semiconduttori quasi perfetti per migliorare le loro proprietà elettroniche, o per modulare la spaziatura tra gli atomi per migliori proprietà elettroniche. Questi modelli aiutano ad allineare correttamente gli atomi dei materiali semiconduttori, tipicamente silicio o germanio, nella forma necessaria.

Però, questa metodologia convenzionale funziona bene solo per dispositivi nanoelettronici rigidi. Il più grande, molecole di polimero organico più disordinate necessarie per rendere l'elettronica flessibile non possono disporre attorno a un modello fisso.

In un nuovo rapporto sulla rivista Comunicazioni sulla natura , professore Ying Diao, lo studente laureato Erfan Mohammadi e i coautori descrivono come funziona la tecnica simile alla biomineralizzazione.

In natura, alcuni organismi biologici costruiscono strutture mineralizzate raccogliendo o reclutando ioni inorganici utilizzando polimeri biologici flessibili. Allo stesso modo, i template sviluppati dal gruppo Diao sono costituiti da ioni che si riconfigurano attorno alla struttura atomica dei polimeri semiconduttori. Per di qua, le grandi molecole polimeriche possono formare altamente ordinate, struttura a modelli, ha detto Diao.

Questa struttura altamente ordinata supera i problemi di controllo della qualità che hanno afflitto i semiconduttori organici, rallentamento dello sviluppo di dispositivi flessibili.

"I nostri modelli ci consentono di controllare l'assemblaggio di questi polimeri incoraggiandoli a organizzarsi a livello molecolare. A differenza della stampa dei giornali, dove l'ordine delle molecole di inchiostro non ha importanza, è fondamentale nell'elettronica, "Diao ha detto.

Anche il processo di produzione che può utilizzare questi modelli dinamici è ecologico. A differenza dei metodi convenzionali di produzione dei semiconduttori, che richiedono temperature di circa 3, 000 gradi Fahrenheit e producono una quantità significativa di rifiuti organici, questo processo produce pochi scarti e può essere fatto a temperatura ambiente, ridurre i costi energetici, ha detto Diao.

"La nostra ricerca guarda alla natura per trovare soluzioni, "Diao ha detto. "In natura, i polimeri sono usati per modellare gli ioni, e abbiamo fatto il contrario:usiamo gli ioni per modellare i polimeri per produrre flessibili, leggero, elettronica biointegrata a basso costo e su larga scala."