Dottor Felice Torrisi, Docente Universitario in Tecnologia del Grafene, ha ricevuto una borsa di studio per giovani ricercatori internazionali dalla National Science Foundation of China per esaminare come il grafene e i materiali bidimensionali potrebbero consentire occhi stampati e flessibili.

La visione è quella di creare una tecnologia per fotocamere flessibili economiche che possano essere stampate o stampate su plastica o carta. "Ad esempio, potrebbe eventualmente essere possibile incorporare questi stampati, dispositivi optoelettronici flessibili nei vestiti, confezione, carte da parati, manifesti, touch screen o persino edifici. Chiunque abbia una stampante a casa sarà in grado di stampare il proprio "occhio artificiale" e attaccarlo fisicamente a un telefono cellulare flessibile", ha affermato Felice.

L'obiettivo del progetto di 18 mesi è progettare, sviluppare e caratterizzare fotorivelatori flessibili a base di cristalli 2D stampati a getto d'inchiostro e studiarne l'integrazione con l'elettronica commerciale.

"I fotorilevatori sono necessari nelle fotocamere, applicazioni automobilistiche, rilevamento e telecomunicazioni, dispositivi medici e sicurezza" dice. "Se questi potessero essere resi flessibili potrebbero essere integrati nei vestiti, arrotolato o stampato su qualsiasi superficie irregolare aumentando sostanzialmente la qualità dell'elettronica stampata e flessibile."

L'attuale generazione di materiali fotoattivi flessibili, a base di polimeri organici hanno un tempo di risposta lento (pochi millisecondi), che è troppo lento per il fotorilevamento. Ciò rappresenta una forte limitazione per l'elettronica flessibile in una vasta gamma di applicazioni, dai display a matrice attiva ai rilevatori di luce ultraveloci e ai sensori di gas. Inoltre i polimeri organici soffrono di instabilità chimica in condizioni ambientali (temperatura e pressione), richiedendo così strati protettivi aggiuntivi o una gestione speciale dei dispositivi stampati, determinando un aumento dei costi.

Grafene, la membrana sottile definitiva insieme a un'ampia gamma di cristalli bidimensionali (2D) (ad esempio nitruro di boro esagonale (h-BN), Disolfuro di molibdeno (MoS2) e disolfuro di tungsteno (WS2)), hanno cambiato radicalmente il panorama della scienza e della tecnologia con interessanti proprietà fisiche per l'(opto)elettronica, rilevamento, catalisi e accumulo di energia. Questi cristalli 2D possono essere esfoliati da composti stratificati. I composti stratificati possono essere conduttivi, semiconduttori o isolanti e le loro proprietà elettroniche dipendono dal numero di strati. Per esempio, il grafene è altamente conduttivo, flessibile e trasparente ed è superiore ai polimeri conduttivi in ​​termini di costo, stabilità e prestazioni; considerando che MoS2 è otticamente attivo una volta ridotto a un singolo strato 2D, con un tempo di risposta rapido e un'eccellente stabilità ambientale.

Nel 2012 i dottori Felice Torrisi, Tawfique Hasan e il professor Andrea Ferrari del Cambridge Graphene Center hanno inventato un inchiostro al grafene che conduce elettricità e può essere stampato con una normale stampante a getto d'inchiostro. L'inchiostro a base di grafene consente di ottenere risultati economici, elettronica stampata su plastica.

Felice spiega:"Altri inchiostri conduttivi sono realizzati con metalli preziosi come argento, che li rende molto costosi da produrre e lavorare, considerando che il grafene è sia economico, stabile dal punto di vista ambientale, e non richiede molta elaborazione dopo la stampa".

"Abbiamo utilizzato un semplice processo di sonicazione e centrifugazione per svelare il potenziale del grafene negli inchiostri e nei rivestimenti per l'elettronica stampata"

Negli ultimi due anni il dottor Torrisi e il team del Cambridge Graphene Center hanno cercato di formulare una serie di inchiostri basati su vari cristalli 2D, la creazione di una nuova piattaforma per l'elettronica stampata. Felice afferma:"Questo creerà un set completamente nuovo di strumenti per l'elettronica stampabile con conduttori, proprietà semiconduttive e isolanti, con un tempo di risposta più rapido, superando gli attuali inchiostri semiconduttori organici, abilitazione stampata, fotorilevatori flessibili e possibilmente aprendo la strada a fotocamere flessibili stampate".

"Quando la luce colpisce un cristallo 2D semiconduttore (ad es. MoS2), a causa della loro natura 2D, elettroni e lacune vengono generati con un'efficienza maggiore rispetto agli attuali fotorivelatori a base di silicio"

Il progetto, finanziato dalla National Natural Science Foundation of China, esamina come progettare fotorivelatori flessibili stampati basati su grafene e inchiostri a cristalli 2D.

"La risposta ottica degli inchiostri a cristalli 2D stampati, combinate con la loro flessibilità su supporto plastico e compatibilità ambientale, sono vantaggi chiave per migliorare l'optoelettronica flessibile"