Ricercatori in AMBRA, il centro di ricerca sulla scienza dei materiali finanziato dalla Science Foundation Ireland e ospitato presso il Trinity College di Dublino, hanno fabbricato per la prima volta transistor stampati costituiti interamente da nanomateriali bidimensionali. Questi materiali 2D combinano proprietà elettroniche entusiasmanti con il potenziale per una produzione a basso costo. Questa svolta potrebbe sbloccare il potenziale per applicazioni come l'imballaggio alimentare che visualizza un conto alla rovescia digitale per avvisarti del deterioramento, etichette di vino che ti avvisano quando il tuo vino bianco è alla sua temperatura ottimale, o anche un riquadro della finestra che mostra le previsioni del giorno. I risultati del team di AMBER sono stati pubblicati oggi sulla rivista leader Scienza .

Questa scoperta apre la strada all'industria, come ICT e farmaceutica, per stampare a basso costo una serie di dispositivi elettronici, dalle celle solari ai LED, con applicazioni dalle etichette intelligenti interattive per alimenti e farmaci alla sicurezza delle banconote di nuova generazione e ai passaporti elettronici.

Professor Jonathan Coleman, che è un investigatore in AMBER e Trinity's School of Physics, disse, "Nel futuro, i dispositivi stampati saranno incorporati anche negli oggetti più banali come etichette, manifesti e imballaggi. I circuiti elettronici stampati (costruiti dai dispositivi che abbiamo creato) consentiranno ai prodotti di consumo di raccogliere, processi, visualizzare e trasmettere informazioni:ad esempio, i cartoni del latte potrebbero inviare messaggi al telefono avvisando che il latte sta per scadere.

Riteniamo che i nanomateriali 2D possano competere con i materiali attualmente utilizzati per l'elettronica stampata. Rispetto ad altri materiali impiegati in questo campo, i nostri nanomateriali 2D hanno la capacità di produrre dispositivi stampati più convenienti e con prestazioni più elevate. Però, mentre l'ultimo decennio ha sottolineato il potenziale dei materiali 2D per una vasta gamma di applicazioni elettroniche, sono stati fatti solo i primi passi per dimostrare il loro valore nell'elettronica stampata. Questa pubblicazione è importante perché mostra che condurre, i nanomateriali 2D semiconduttori e isolanti possono essere combinati insieme in dispositivi complessi. Abbiamo ritenuto che fosse di fondamentale importanza concentrarsi sulla stampa dei transistor in quanto sono gli interruttori elettrici al centro dell'informatica moderna. Riteniamo che questo lavoro apra la strada per stampare un'intera serie di dispositivi esclusivamente da nanofogli 2D".

Guidati dal prof. Coleman, in collaborazione con i gruppi del Prof Georg Duesberg (AMBER) e del Prof. Laurens Siebbeles (TU Delft, Olanda), il team ha utilizzato tecniche di stampa standard per combinare nanofogli di grafene come elettrodi con altri due nanomateriali, diseleniuro di tungsteno e nitruro di boro come canale e separatore (due parti importanti di un transistor) per formare un tutto nanofoglio, transistor funzionante.

L'elettronica stampabile si è sviluppata negli ultimi trent'anni basata principalmente su molecole stampabili a base di carbonio. Mentre queste molecole possono essere facilmente trasformate in inchiostri stampabili, tali materiali sono alquanto instabili e presentano ben note limitazioni di prestazioni. Ci sono stati molti tentativi di superare questi ostacoli utilizzando materiali alternativi, come nanotubi di carbonio o nanoparticelle inorganiche, ma questi materiali hanno anche mostrato limitazioni nelle prestazioni o nella producibilità. Sebbene le prestazioni dei dispositivi 2D stampati non possano ancora essere paragonate a quelle dei transistor avanzati, il team crede che ci sia un ampio margine per migliorare le prestazioni oltre l'attuale stato dell'arte per i transistor stampati.

La capacità di stampare nanomateriali 2D si basa sul metodo scalabile del Prof. Coleman per la produzione di nanomateriali 2D, compreso il grafene, nitruro di boro, e nanofogli di diseleniuro di tungsteno, nei liquidi, un metodo che ha concesso in licenza a Samsung e Thomas Swan. Questi nanosheet sono nanoparticelle piatte spesse pochi nanometri ma larghe centinaia di nanometri. criticamente, i nanofogli realizzati con materiali diversi hanno proprietà elettroniche che possono essere conduttive, isolanti o semiconduttori e quindi includono tutti i mattoni dell'elettronica. La lavorazione a liquido è particolarmente vantaggiosa in quanto produce grandi quantità di materiali 2D di alta qualità in una forma facile da trasformare in inchiostri. La pubblicazione del Prof. Coleman offre il potenziale per stampare circuiti a costi estremamente bassi che faciliteranno una vasta gamma di applicazioni, dai poster animati alle etichette intelligenti.