Le parti elettroniche flessibili potrebbero migliorare significativamente gli impianti medici. Però, gli atomi d'oro elettroconduttivi non si legano facilmente ai siliconi. I ricercatori dell'Università di Basilea hanno ora modificato i siliconi a catena corta per costruire forti legami con gli atomi d'oro. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Materiali elettronici avanzati .

Gli elettrodi ultrasottili e conformi sono essenziali per le parti elettroniche flessibili. Negli impianti medici, la sfida sta nella scelta dei materiali, che devono essere biocompatibili. I siliconi erano particolarmente promettenti per l'applicazione nel corpo umano perché assomigliano al tessuto umano circostante in termini di elasticità e resilienza. L'oro presenta anche un'eccellente conduttività elettrica ma si lega solo debolmente al silicone, che si traduce in strutture instabili.

Un team di ricerca interdisciplinare del Biomaterials Science Center e del Dipartimento di Chimica dell'Università di Basilea ha sviluppato una procedura che consente di legare singoli atomi d'oro alle estremità delle catene polimeriche. Questa procedura consente di formare film d'oro bidimensionali stabili e omogenei su membrane di silicone. Così, per la prima volta, si possono realizzare strati conduttivi ultrasottili su gomma siliconica.

L'approccio prevede l'evaporazione termica di molecole organiche e atomi d'oro in condizioni di alto vuoto, ottenendo strati ultrasottili. In secondo luogo, la loro formazione da singole isole a film confluente può essere monitorata con precisione atomica mediante ellissometria. Usando le maschere, le strutture sandwich risultanti possono convertire l'energia elettrica in lavoro meccanico simile ai muscoli umani.

Gomma siliconica energizzata

Nel futuro, questi muscoli artificiali dielettrici potrebbero fungere da sensori di pressione e persino essere utilizzati per raccogliere energia elettrica dal movimento del corpo. Per questo scopo, le membrane di silicone sono inserite tra gli elettrodi. Il silicone relativamente morbido si deforma quindi in base alla tensione applicata.

Le membrane di silicone prodotte nello studio avevano uno spessore di diversi micrometri e richiedevano alte tensioni per raggiungere la deformazione desiderata. Queste nuove membrane in silicone sottilissime nanometri con elettrodi d'oro ultrasottili consentono il funzionamento tramite batterie convenzionali. Per sviluppare un prodotto valido, i costi dovrebbero essere ridotti drasticamente. Però, Dott. Tino Topper, primo autore dello studio, è ottimista:"Il perfetto controllo sperimentale durante il processo di fabbricazione delle strutture sandwich sottili nanometri è una solida base per la stabilità a lungo termine, un prerequisito chiave per le applicazioni mediche".