Ispirato al comportamento della pelle naturale, ricercatori del Laboratorio di Elettronica Organica, Università di Linköping, hanno sviluppato un sensore che sarà adatto per l'uso con la pelle elettronica. Può misurare le variazioni della temperatura corporea, e reagiscono sia alla luce solare che al tocco caldo.

Robotica, protesi che reagiscono al tatto, e il monitoraggio della salute sono tre campi in cui gli scienziati di tutto il mondo stanno lavorando per sviluppare la pelle elettronica. Vogliono che tale pelle sia flessibile e possieda una qualche forma di sensibilità. I ricercatori del Laboratorio di Elettronica Organica dell'Università di Linköping hanno ora compiuto passi avanti verso un tale sistema combinando diversi fenomeni fisici e materiali. Il risultato è un sensore che, simile alla pelle umana, può percepire la variazione di temperatura che ha origine dal tocco di un oggetto caldo, così come il calore della radiazione solare.

"Siamo stati ispirati dalla natura e dai suoi metodi di rilevamento del calore e delle radiazioni", dice Mina Shiran Chaharsoughi, dottorando nel gruppo di Fotonica Organica e Nano-ottica presso il Laboratorio di Elettronica Organica.

Insieme ai colleghi ha sviluppato un sensore che combina effetti piroelettrici e termoelettrici con un fenomeno nano-ottico.

Una tensione si genera nei materiali piroelettrici quando vengono riscaldati o raffreddati. È il cambiamento di temperatura che dà un segnale, che è rapido e forte, ma questo decade quasi altrettanto rapidamente.

Nei materiali termoelettrici, in contrasto, una tensione sorge quando il materiale ha un lato freddo e uno caldo. Il segnale qui sorge lentamente, e deve passare del tempo prima che possa essere misurato. Il calore può derivare da un tocco caldo o dal sole; tutto ciò che serve è che un lato sia più freddo dell'altro.

"Volevamo goderci il meglio di entrambi i mondi, quindi abbiamo combinato un polimero piroelettrico con un gel termoelettrico sviluppato in un precedente progetto di Dan Zhao, Simone Fabiano e altri colleghi del Laboratorio di Elettronica Organica. La combinazione dà un segnale rapido e forte che dura finché lo stimolo è presente", dice Magnus Jonsson, leader del gruppo Fotonica Organica e Nano-ottica.

Per di più, si è scoperto che i due materiali interagiscono in un modo che rafforza il segnale.

Il nuovo sensore utilizza anche un'altra entità nano-ottica nota come plasmoni.

"I plasmoni sorgono quando la luce interagisce con le nanoparticelle di metalli come l'oro e l'argento. La luce incidente fa sì che gli elettroni nelle particelle oscillino all'unisono, che forma il plasmone. Questo fenomeno conferisce alle nanostrutture straordinarie proprietà ottiche, come alta dispersione e alto assorbimento", Magnus Jonsson spiega.

Nei lavori precedenti, lui ei suoi collaboratori hanno dimostrato che un elettrodo d'oro che è stato perforato con nanofori assorbe la luce in modo efficiente con l'aiuto di plasmoni. La luce assorbita viene successivamente convertita in calore. Con un tale elettrodo, un sottile film d'oro con nanofori, dal lato rivolto al sole, il sensore può anche convertire rapidamente la luce visibile in un segnale stabile.

Come bonus aggiuntivo, il sensore è anche sensibile alla pressione.

"Un segnale si verifica quando si preme il sensore con un dito, ma non quando lo sottoponiamo alla stessa pressione con un pezzo di plastica. Reagisce al calore della mano", dice Magnus Jonsson.

Oltre a Mina Shiran Chaharsoughi e Magnus Jonsson, i loro colleghi Dan Zhao, Allo studio hanno contribuito anche Simone Fabiano e il Professor Xavier Crispin del Laboratorio di Elettronica Organica, i cui risultati sono stati recentemente pubblicati sulla rivista scientifica Advanced Functional Materials.