(PhysOrg.com) -- I ricercatori della Rice University hanno scoperto che film sottili di nanotubi creati con stampanti a getto d'inchiostro offrono un nuovo modo per realizzare transistor ad effetto di campo (FET), l'elemento base nei circuiti integrati.
Sebbene la tecnica non si riduca esattamente ai livelli richiesti per i moderni microprocessori, Robert Vajtai di Rice spera che possa essere utile agli inventori che desiderano stampare transistor su materiali di qualsiasi tipo, soprattutto su supporti flessibili.
Nei risultati riportati la scorsa settimana nell'edizione online di ACS Nano , Scienziati del riso che lavorano con ricercatori in Finlandia, Spagna e Messico hanno creato circuiti basati su nanotubi utilizzando stampanti a getto d'inchiostro di fascia alta e inchiostri personalizzati.
Vajtai, un membro della facoltà del prestigioso dipartimento di ingegneria meccanica e scienza dei materiali della Rice, condotto lo studio. Pulickel Ajayan, Benjamin M. e Mary Greenwood Anderson di Rice Professori di ingegneria meccanica e scienza dei materiali e di chimica, è un coautore.
Il processo prevedeva la scrupolosa analisi di circuiti campione stampati con nanotubi di carbonio a parete singola funzionalizzati con quattro tipi di molecole. I ricercatori hanno scoperto che un singolo strato di inchiostro infuso di nanotubi stampato su un foglio trasparente non conduceva molto bene l'elettricità. Ma l'aggiunta di strati ha aumentato le connessioni tra i nanotubi, e quindi una maggiore conduttività.
"La chiave è stampare il numero appropriato di strati per ottenere il tipo di conduzione che desideri, metallico o semiconduttivo, "Vajtai ha detto, aggiungendo che i ricercatori non hanno fatto alcun tentativo di separare i nanotubi metallici dai semiconduttori, che ha notevolmente semplificato il processo.
Hanno scoperto che a temperatura ambiente, il trasporto elettrico avveniva attraverso la rete di semiconduttori e nanotubi metallici. A basse temperature, i nanotubi semiconduttori sono diventati isolanti, così ha preso il sopravvento il tunneling di elettroni tra i nanotubi metallici adiacenti.
In definitiva, per la costruzione di transistor, il team ha utilizzato due delle quattro miscele studiate di nanotubi funzionalizzati come elementi costitutivi. I nanotubi per i canali conduttivi sono stati trattati con glicole polietilenico (PEG) mentre sorgente, gli elettrodi di drain e gate sono stati stampati con nanotubi carbossilati. Uno strato di PEG è stato utilizzato come dielettrico di gate.
"Questo non è un transistor perfetto, ma è applicabile nell'elettronica digitale, " Ha detto Vajtai. "Ci sono alcune limitazioni. Dubito che qualcuno possa prendere una stampante a getto d'inchiostro da $ 60 e stampare circuiti elettronici pre-progettati. Ma con una stampante di fascia alta, è un processo abbastanza semplice e ti consente di mettere insieme tutto ciò che vuoi." Si aspetta che la produzione di nano-FETS all'ingrosso richiederebbe un processo più simile alla serigrafia.
Sebbene i FET di prova dei ricercatori fossero relativamente grandi - circa un millimetro quadrato - hanno riferito che i circuiti potevano ridimensionarsi fino a circa 100 micron, circa la larghezza di un capello umano, con una lunghezza del canale di circa 35 micron, la dimensione della testina di stampa. Ridurle ulteriormente potrebbe essere possibile con testine di stampa più piccole o superfici idrofile o idrofobe pretrattate.
Vajtai ha affermato che i FET basati su nanotubi andranno bene per le applicazioni basate sulla logica che possono essere stampate su una superficie flessibile ma non richiedono un gran numero di circuiti. "Supponiamo che tu voglia avere un impermeabile fatto con i transistor - fare tutto ciò che un impermeabile deve fare che richiede elettricità, come il controllo e l'analisi dei segnali provenienti da diversi sensori e sorgenti luminose, per sicurezza. Si può fare."
