Micrografia ottica in campo scuro di gocce stampate a getto d'inchiostro su a) plasma pulito, b) incontaminato e c) substrato trattato con HMDS. Scala:20µm. d) Micrografia SEM del motivo stampato. Immagine da arXiv:1111.4970v1 [cond-mat.mtrl-sci]
(PhysOrg.com) -- Un gruppo di scienziati britannici ha creato un inchiostro al grafene che può essere utilizzato per la stampa a getto d'inchiostro di dispositivi elettronici come i transistor a film sottile.
Professore di Nanotecnologia, Andrea Ferrari, e colleghi del dipartimento di ingegneria dell'Università di Cambridge hanno sviluppato un metodo per creare un inchiostro al grafene che può essere utilizzato con una stampante a getto d'inchiostro modificata. Il grafene è costituito da un reticolo esagonale di carbonio dello spessore di un solo atomo, e presenta grandi vantaggi rispetto agli inchiostri polimerici a causa della sua maggiore mobilità degli elettroni e conduttività elettrica. I componenti elettronici come i transistor a film sottile (TFT) possono già essere creati utilizzando la stampa a getto d'inchiostro con inchiostri polimerici ferro-elettrici, ma le prestazioni di tali componenti sono scarse e sono troppo lente per molte applicazioni.
A cominciare da scaglie di pura grafite, il team ha esfoliato strati di grafene utilizzando l'esfoliazione in fase liquida (LPE), che consiste nella sonicazione della grafite in presenza di un solvente, N-metilpirrolidone (NMP). Gli strati di grafene sono stati ultracentrifugati e quindi filtrati per rimuovere eventuali particelle sufficientemente grandi (> 1μm di diametro) per bloccare le testine di stampa a getto d'inchiostro. I fiocchi di grafene sono stati quindi utilizzati come base per un inchiostro ai polimeri di grafene, che è stato stampato, utilizzando una stampante a getto d'inchiostro modificata, su Si/SiO 2 substrati e il vetro borosilicato substrato trasparente. La fase finale del processo è stata la ricottura ad alta temperatura per rimuovere il solvente.
Hanno dimostrato il nuovo inchiostro di grafene trasparente utilizzandolo per stampare a getto d'inchiostro transistor a film sottile, che hanno realizzato stampando l'inchiostro di grafene su Si/SiO 2 wafer. Hanno usato pastiglie cromo-oro per definire i contatti di source e drain, e poi hanno stampato uno strato di un polimero organico, PQT-12, in cima.
Il team ha ottenuto risultati promettenti almeno paragonabili agli inchiostri attuali. Hanno raggiunto mobilità fino a circa 95 cm 2 V −1 S −1 , circa 80% di trasmittanza e resistenza di foglio 30kohm. Gli inchiostri polimerici non grafene raggiungono in genere mobilità inferiori a 0,5 cm 2 V −1 S −1 , mentre l'aggiunta di nanotubi di carbonio può aumentare questo a circa 50 cm 2 V −1 S −1 .
I risultati dovrebbero migliorare man mano che il metodo viene perfezionato e migliorato. La loro prima dimostrazione di successo apre la strada allo sviluppo di un'elettronica flessibile ed economica che può essere stampata su un'ampia varietà di substrati. I dispositivi stampati utilizzando inchiostri al grafene potrebbero includere computer indossabili, carta elettrica, sensori, etichette elettroniche, e touch screen flessibili.
Il documento è disponibile online su arXiv.org.
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