I ricercatori stanno studiando come realizzare componenti elettronici eco-compatibili, materiali biodegradabili per aiutare ad affrontare un crescente problema di salute pubblica e ambientale:ogni anno vengono prodotti circa 50 milioni di tonnellate di rifiuti elettronici.

Meno del 20% dei rifiuti elettronici che produciamo viene formalmente riciclato. Gran parte del resto finisce in discarica, contaminare il suolo e le acque sotterranee, o viene riciclato in modo informale, esponendo i lavoratori a sostanze pericolose come il mercurio, piombo e cadmio. Una gestione impropria dei rifiuti elettronici porta anche a una significativa perdita di materie prime scarse e preziose, come l'oro, platino e cobalto. Secondo un rapporto delle Nazioni Unite, c'è 100 volte più oro in una tonnellata di rifiuti elettronici che in una tonnellata di minerale d'oro.

Mentre i biomateriali naturali sono flessibili, economico e biocompatibile, non conducono molto bene la corrente elettrica. I ricercatori stanno esplorando le combinazioni con altri materiali per formare un'elettronica biocomposita praticabile, spiega Ye Zhou dell'Università cinese di Shenzhen e i colleghi della rivista Scienza e tecnologia dei materiali avanzati .

Gli scienziati si aspettano che l'inclusione di materiali biocompositi nella progettazione di dispositivi elettronici possa portare a un notevole risparmio sui costi, aprire la porta a nuovi tipi di elettronica grazie alle proprietà uniche del materiale, e trovano applicazioni nell'elettronica impiantabile grazie alla loro biodegradabilità.

Per esempio, c'è un interesse diffuso nello sviluppo di transistor ad effetto di campo organico (FET), che utilizzano un campo elettrico per controllare il flusso di corrente elettrica e potrebbero essere utilizzati in sensori e display flessibili a schermo piatto.

Sono allo studio anche dispositivi di memoria flash e componenti di biosensori realizzati con biocompositi. Per esempio, un biosensore FET incorporava un transistor a nanofili modificato con calmodulina. La calmodulina è una proteina acida che può legarsi a diverse molecole, quindi il biosensore potrebbe essere utilizzato per rilevare gli ioni calcio.

I ricercatori sono particolarmente desiderosi di trovare materiali biocompositi che funzionino bene nei dispositivi di memoria ad accesso casuale resistivo (RRAM). Questi dispositivi hanno una memoria non volatile:possono continuare a memorizzare i dati anche dopo lo spegnimento dell'interruttore di alimentazione. I materiali biocompositi sono utilizzati per lo strato isolante inserito tra due strati conduttivi. I ricercatori hanno sperimentato la dispersione di diversi tipi di nanoparticelle e punti quantici all'interno di materiali naturali, come la seta, gelatina e chitosano, per migliorare il trasferimento di elettroni. Anche una RRAM realizzata con DNA trattato con cetiltrimetilammonio incorporato con nanoparticelle d'argento ha mostrato prestazioni eccellenti.

"Riteniamo che i dispositivi funzionali realizzati con questi materiali affascinanti diventeranno candidati promettenti per applicazioni commerciali nel prossimo futuro con lo sviluppo della scienza dei materiali e i progressi nella produzione di dispositivi e nella tecnologia di ottimizzazione, " concludono i ricercatori.