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  • Il grafene e i materiali correlati promettono a buon mercato, fotocamere stampate flessibili

    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"


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