I ricercatori AMOLF Lukas Helmbrecht e Wim Noorduin hanno sviluppato un inchiostro reattivo che può essere dipinto su una tela altrettanto reattiva. L'inchiostro reagisce con il materiale sulla tela per diventare un semiconduttore che emette luce colorata, una parte essenziale dei componenti elettronici come i LED. Di conseguenza, un nuovo modo di produrre questi componenti elettronici è ora a portata di mano. I risultati della ricerca, una collaborazione tra i gruppi AMOLF Self-Organizing Matter e Hybrid Solar Cells, sono pubblicati questa settimana sulla rivista Materiale avanzato .

Immagina di poter dipingere una tela facendo cambiare la tela stessa in un colore diverso invece di pennellare la vernice su di essa. Questo è ciò che Lukas Helmbrecht ei suoi colleghi stanno facendo con la nuova tecnica di litografia a scambio ionico. In questa tecnica, l'"inchiostro" reagisce con la "tela" mediante scambio ionico. Helmbrecht ha messo i suoi soldi dove è la sua bocca e ha usato questa tecnica per aerografare un'immagine di Madame Curie. "Trovo affascinante da vedere:l'immagine verde si forma non appena inizi a spruzzare, nonostante sia l'inchiostro che la tela siano incolori."

Tecnica colorata

La ricerca ruota attorno alla produzione di perovskite, un materiale semiconduttore nuovo e molto promettente utilizzato per produrre articoli come LED e celle solari. Helmbrecht e i suoi colleghi hanno trovato un modo per convertire uno strato di carbonato di piombo (la tela) in una perovskite, semplicemente "dipingendo" su di esso con una soluzione di bromuro di metilammonio. Quest'ultimo subisce una reazione chimica con il carbonato di piombo per formare una perovskite verde. L'utilizzo di una soluzione di una sostanza diversa come l'inchiostro consente di dipingere una perovskite blu o rossa accanto a questa, o per aerografare o stampare un motivo.

Un'ampia gamma di variazioni nella composizione delle perovskiti è possibile scegliendo diversi inchiostri. I modelli possono essere creati in modo molto accurato:gocce di inchiostro di pochi micrometri producono anche punti di pochi micrometri. Ciò significa che l'inchiostro non scorre. "La sfida di questa ricerca è stata sviluppare la reazione chimica e le condizioni:la quantità di inchiostro, la pressione, e le proprietà della tela. Nessuno di questi era conosciuto, e il processo non funziona se non sono esattamente corretti, "dice Helmbrecht.

Tutto in un unico strato

Viene in mente il confronto con altre tecniche per applicare strati di perovskite a un supporto. Ma questa tecnica è fondamentalmente diversa, Helmbrecht spiega. "Tutte le tecniche tradizionali risultano in diversi strati di perovskite uno accanto all'altro o uno sopra l'altro. Il nostro metodo si traduce in un singolo strato che consiste in diversi tipi di perovskite". Inoltre, le perovskiti sono solitamente abbastanza sensibili ai trattamenti utilizzati nei metodi tradizionali, come l'incisione o il risciacquo. Questi possono danneggiare la perovskite. Con litografia a scambio ionico, questi trattamenti non sono più necessari.

"In linea di principio, questo è un metodo molto più semplice per applicare uno schema di diversi semiconduttori di perovskite uno accanto all'altro su un chip o LED, " Afferma Helmbrecht. Le camere bianche o altre condizioni speciali non sono più necessarie. I ricercatori hanno dimostrato l'utilità della litografia a scambio ionico utilizzando la tecnica per produrre un LED funzionante. "Questo ha dimostrato il principio". Diversi gruppi all'interno di AMOLF inizieranno a utilizzare questo tecnica per creare altre applicazioni.