I touch pad elettronici che costano solo pochi dollari e le celle solari che costano quanto le tegole del tetto sono oggi un passo più vicino alla realtà.

Ricercatori del College of Science and Engineering dell'Università del Minnesota e del National Renewable Energy Laboratory di Golden, col., hanno superato gli ostacoli tecnici nella ricerca di poco costoso, elettronica durevole e celle solari realizzate con sostanze chimiche non tossiche. La ricerca è stata pubblicata nell'ultimo numero di Comunicazioni sulla natura , una rivista di ricerca online internazionale.

"Immagina un mondo in cui ogni bambino in un paese in via di sviluppo possa imparare a leggere e fare matematica da un touch pad che costa meno di $ 10 o da celle solari domestiche che alla fine costano meno dei combustibili fossili, " ha detto Uwe Kortshagen, un professore di ingegneria meccanica dell'Università del Minnesota e uno dei coautori del documento.

Il team di ricerca ha scoperto una nuova tecnologia per produrre un tipo specializzato di inchiostro da cristalli di silicio non tossici di dimensioni nanometriche, spesso chiamato "inchiostro elettronico". Questo "inchiostro elettronico" potrebbe produrre dispositivi elettronici poco costosi con tecniche che essenzialmente lo stampano su fogli di plastica poco costosi.

"Questo processo per la produzione di elettronica è quasi come serigrafare un numero su una maglia da softball, " disse Lance Wheeler, un dottorato di ricerca in ingegneria meccanica dell'Università del Minnesota. studente e autore principale della ricerca.

Ma non è così facile. carraio, Kortshagen e il resto del team di ricerca hanno sviluppato un metodo per risolvere i problemi fondamentali degli inchiostri elettronici al silicio.

Primo, c'è l'onnipresente bisogno di molecole organiche "simili a sapone", chiamati ligandi, che sono necessari per produrre inchiostri con una buona conservabilità, ma queste molecole causano residui dannosi nei film dopo la stampa. Questo porta a pellicole con proprietà elettriche troppo scarse per i dispositivi elettronici. Secondo, le nanoparticelle sono spesso deliberatamente impiantate con impurità, un processo chiamato "doping, " per migliorare le loro proprietà elettriche.

In questo nuovo documento, i ricercatori spiegano un nuovo metodo per utilizzare un gas ionizzato, chiamato plasma non termico, non solo produrre nanocristalli di silicio, ma anche per ricoprire le loro superfici con uno strato di atomi di cloro. Questo strato superficiale di cloro induce un'interazione con molti solventi ampiamente utilizzati che consente la produzione di inchiostri al silicio stabili con un'eccellente durata di conservazione senza la necessità di molecole di leganti organici. Inoltre, i ricercatori hanno scoperto che questi solventi portano al drogaggio dei film stampati dai loro inchiostri al silicio, che ha dato loro una conduttività elettrica 1, 000 volte più grandi dei film di nanoparticelle di silicio non drogato. I ricercatori hanno un brevetto provvisorio sui loro risultati.

"Ciò che significa questa ricerca è che siamo un passo più vicini alla produzione di inchiostro elettronico più puro e più stabile con sostanze chimiche non tossiche, " ha detto Kortshagen. "L'obiettivo più grande qui è trovare un modo in cui questa ricerca possa beneficiare tutti e fare una vera differenza".