Le unità flash USB sono già accessori comuni negli uffici e nei campus universitari. Ma grazie all'aumento dell'elettronica stampabile, dispositivi di archiviazione digitale come questi potrebbero presto essere ovunque, anche nei nostri generi alimentari, flaconi di pillole e persino vestiti.

I ricercatori della Duke University ci hanno avvicinato a un futuro a basso costo, elettronica flessibile creando un nuovo dispositivo di memoria digitale "spray-on" utilizzando solo una stampante a getto di aerosol e inchiostri a nanoparticelle.

Il dispositivo, che è analogo a un'unità flash a 4 bit, è la prima memoria digitale completamente stampata che sarebbe adatta per l'uso pratico in elettronica semplice come sensori ambientali o tag RFID. E poiché è stampato a getto a temperature relativamente basse, potrebbe essere utilizzato per costruire dispositivi elettronici programmabili su materiali pieghevoli come carta, plastica o tessuto.

"Abbiamo tutti i parametri che consentirebbero di utilizzarlo per un'applicazione pratica, e abbiamo anche fatto la nostra piccola dimostrazione usando i LED, " ha detto lo studente laureato del Duca Matteo Catenacci, che descrive il dispositivo in un articolo pubblicato online il 27 marzo nel Rivista di materiali elettronici .

Al centro del nuovo dispositivo, che ha le dimensioni di un francobollo, è un nuovo materiale stampabile a base di nanofili di rame in grado di memorizzare informazioni digitali.

"La memoria è una cosa astratta, ma essenzialmente è una serie di uno e zero che puoi usare per codificare le informazioni, " ha detto Benjamin Wiley, un professore associato di chimica alla Duke e un autore della carta.

La maggior parte delle unità flash codifica le informazioni in serie di transistor al silicio, che può esistere in uno stato carico, corrispondente a "uno, " e uno stato senza carica, corrispondente a uno "zero, " ha detto Wiley.

Il nuovo materiale, costituito da nanofili di rame rivestiti di silice racchiusi in una matrice polimerica, codifica le informazioni non negli stati di carica ma invece negli stati di resistenza. Applicando una piccola tensione, può essere commutato tra uno stato di alta resistenza, che interrompe la corrente elettrica, e uno stato di bassa resistenza, che permette alla corrente di fluire.

E, a differenza del silicio, i nanofili e il polimero possono essere sciolti in metanolo, creando un liquido che può essere spruzzato attraverso l'ugello di una stampante.

"Abbiamo sviluppato un modo per rendere stampabile l'intero dispositivo dalla soluzione, che è quello che vorresti se volessi applicarlo ai tessuti, etichette RFID, substrati curvi e flessibili, o substrati che non possono sostenere il calore elevato, " ha detto Wiley.

Per creare il dispositivo, Catenacci ha utilizzato per la prima volta l'inchiostro di nanoparticelle d'oro disponibile in commercio per stampare una serie di elettrodi d'oro su un vetrino. Ha quindi stampato il materiale di memoria a nanofili di rame sugli elettrodi d'oro, e infine ha stampato una seconda serie di elettrodi, questa volta in rame.

Per dimostrare una semplice applicazione, Catenacci ha collegato il dispositivo a un circuito contenente quattro luci a LED. "Dato che abbiamo quattro bit, potremmo programmare sedici stati diversi, "Catenacci ha detto, dove ogni "stato" corrisponde a uno specifico schema di luci. In un'applicazione del mondo reale, ciascuno di questi stati potrebbe essere programmato per corrispondere a un numero, lettera, o altro simbolo del display.

Sebbene altri gruppi di ricerca abbiano fabbricato dispositivi di memoria stampabili simili negli ultimi anni, questo è il primo a combinare le proprietà chiave necessarie per l'uso pratico. La velocità di scrittura, o il tempo necessario per passare da uno stato all'altro, è di circa tre microsecondi, rivaleggiando con la velocità delle unità flash. I loro test indicano che le informazioni scritte possono essere conservate fino a dieci anni, e il materiale può essere riscritto molte volte senza degradarsi.

Sebbene questi dispositivi non memorizzeranno presto foto o musica digitali, la loro capacità di memoria è troppo piccola per questo, possono essere utili in applicazioni in cui il basso costo e la flessibilità sono fondamentali, dicono i ricercatori.

"Per esempio, in questo momento i tag RFID codificano solo un particolare numero di prodotto, e sono in genere utilizzati per la registrazione dell'inventario, " ha detto Wiley. "Ma sempre più persone vogliono anche registrare l'ambiente in cui si sentiva quel prodotto, ad esempio, questo medicinale era sempre tenuto alla giusta temperatura? Un modo per utilizzarli sarebbe creare tag RFID più intelligenti in grado di rilevare i loro ambienti e registrare lo stato nel tempo".