In uno sviluppo vantaggioso sia per l'industria che per l'ambiente, I ricercatori dell'UC Santa Barbara hanno creato un rivestimento di alta qualità per l'elettronica organica che promette di ridurre i tempi di elaborazione e il fabbisogno energetico.

"È più veloce, ed è atossico, " ha detto Kollbe Ahn, un membro della facoltà di ricerca presso l'UCSB's Marine Science Institute e corrispondente autore di un articolo pubblicato in Nano lettere .

Nella produzione dell'elettronica polimerica (nota anche come "organica"), la tecnologia alla base dei display flessibili e delle celle solari, il materiale utilizzato per dirigere e spostare la corrente è di suprema importanza. Poiché i difetti riducono l'efficienza e la funzionalità, particolare attenzione deve essere posta alla qualità, anche a livello molecolare.

Spesso ciò può significare lunghi tempi di elaborazione, o processi relativamente inefficienti. Può anche significare l'uso di sostanze tossiche. In alternativa, i produttori possono scegliere di accelerare il processo, che potrebbe costare energia o qualità.

Fortunatamente, come risulta, efficienza, prestazioni e sostenibilità non devono sempre essere scambiate l'una contro l'altra nella produzione di questi dispositivi elettronici. Non guardare oltre la spiaggia del campus, i ricercatori dell'UCSB hanno trovato ispirazione nei molluschi che vivono lì. Cozze, che hanno perfezionato l'arte di aggrapparsi praticamente a qualsiasi superficie nella zona intertidale, fungono da modello per una struttura molecolare liscia, monostrato autoassemblato per transistor ad effetto di campo polimerico ad alta mobilità, in sostanza, un rivestimento superficiale che può essere utilizzato nella produzione e lavorazione del polimero conduttivo che ne mantiene l'efficienza.

Più specificamente, secondo Ahn, è stato il meccanismo di adesione della cozza a suscitare l'interesse dei ricercatori. "Ci ispiriamo alle proteine ​​all'interfaccia tra la placca e il substrato, " Egli ha detto.

Prima che le cozze si attacchino alle superfici delle rocce, palificazioni o altre strutture che si trovano nella zona intertidale inospitale, secernono proteine ​​attraverso il boschetto ventrale dei loro piedi, in modo incrementale. In un passaggio che migliora le prestazioni di incollaggio, un sottile strato di innesco di molecole proteiche viene prima generato come ponte tra il substrato e altre proteine ​​adesive nelle placche che inclinano i fili di bisso dei loro piedi per superare la barriera di acqua e altre impurità.

Quel tipo di molecola zwitterionica, con cariche sia positive che negative, ispirata alle proteine ​​native della cozza (polianfoliti), può autoassemblarsi e formare uno strato sottile sub-nano in acqua a temperatura ambiente in pochi secondi. Il monostrato privo di difetti fornisce una piattaforma per polimeri conduttivi nella direzione appropriata su varie superfici dielettriche.

Metodi attuali per trattare le superfici di silicio (la superficie dielettrica più comune), per la produzione di transistor organici ad effetto di campo, richiede un metodo di elaborazione batch relativamente poco pratico, disse Ahn. Sebbene il calore possa accelerare questo passaggio, comporta l'utilizzo di energia e aumenta il rischio di difetti.

Con questo meccanismo di rivestimento di ispirazione biologica, è possibile un metodo di rivestimento per immersione continuo roll-to-roll per la produzione di dispositivi elettronici organici, secondo i ricercatori. Inoltre evita l'uso di sostanze chimiche tossiche e il loro smaltimento, sostituendoli con acqua.

"Il significato ambientale di questo lavoro è che questi nuovi primer di ispirazione biologica consentono la nanofabbricazione su superfici di biossido di silicone in assenza di solventi organici, alte temperature di reazione e reagenti tossici, " ha detto il co-autore Roscoe Lindstadt, uno studente laureato ricercatore nel laboratorio del professore di chimica della University of California, Bruce Lipshutz. "Affinché i praticanti possano passare a nuovi, protocolli più rispettosi dell'ambiente, devono essere competitivi con quelli esistenti, e fortunatamente le prestazioni del dispositivo vengono migliorate utilizzando questo metodo "più ecologico".