Superplasticità indotta da laser roll-to-roll, un nuovo metodo di fabbricazione, stampa i metalli su scala nanometrica necessari per rendere i dispositivi elettronici ultraveloci. Credito:immagine della Purdue University/Ramses Martinez
Una nuova tecnica di produzione utilizza un processo simile alla stampa di giornali per formare metalli più lisci e flessibili per realizzare dispositivi elettronici ultraveloci.
Il processo a basso costo, sviluppato dai ricercatori della Purdue University, combina strumenti già utilizzati nell'industria per la produzione di metalli su larga scala, ma utilizza la velocità e la precisione della stampa di giornali roll-to-roll per rimuovere un paio di barriere di fabbricazione nel rendere l'elettronica più veloce di quanto non lo siano oggi.
Telefono cellulare, computer portatili, compresse, e molti altri dispositivi elettronici si affidano ai loro circuiti metallici interni per elaborare le informazioni ad alta velocità. Le attuali tecniche di fabbricazione dei metalli tendono a realizzare questi circuiti facendo passare una sottile pioggia di gocce di metallo liquido attraverso una maschera a forma di stencil a forma di circuito, un po' come spruzzare graffiti sui muri.
"Sfortunatamente, questa tecnica di fabbricazione genera circuiti metallici con superfici ruvide, facendo sì che i nostri dispositivi elettronici si scaldino e scarichino le batterie più velocemente, " disse Ramses Martinez, assistente professore di ingegneria industriale e ingegneria biomedica.
I futuri dispositivi ultraveloci richiederanno anche componenti metallici molto più piccoli, che richiede una risoluzione più elevata per realizzarli a queste dimensioni su nanoscala.
"Formare metalli con forme sempre più piccole richiede stampi con definizione sempre più alta, fino a raggiungere la dimensione nanometrica, " Martinez ha detto. "L'aggiunta degli ultimi progressi nella nanotecnologia ci impone di modellare i metalli in dimensioni che sono persino più piccole dei grani di cui sono fatti. È come fare un castello di sabbia più piccolo di un granello di sabbia".
I ricercatori della Purdue hanno sviluppato una nuova tecnica che stampa metalli come giornali, rendendoli più lisci e flessibili per un migliore flusso di corrente attraverso un circuito metallico. Credito:immagine della Purdue University/Ramses Martinez
Questo cosiddetto "limite di formabilità" ostacola la capacità di produrre materiali con risoluzione su scala nanometrica ad alta velocità.
I ricercatori di Purdue hanno affrontato entrambi questi problemi - rugosità e bassa risoluzione - con un nuovo metodo di fabbricazione su larga scala che consente la formazione di circuiti metallici lisci su scala nanometrica utilizzando laser ad anidride carbonica convenzionali, che sono già comuni per il taglio e l'incisione industriale.
"La stampa di minuscoli componenti metallici come i giornali li rende molto più fluidi. Ciò consente alla corrente elettrica di viaggiare meglio con meno rischi di surriscaldamento, " ha detto Martinez.
Il metodo di fabbricazione, chiamata superplasticità indotta da laser roll-to-roll, utilizza un timbro rotante come quelli usati per stampare i giornali ad alta velocità. La tecnica può indurre, per un breve periodo di tempo, comportamento "superelastico" a diversi metalli mediante l'applicazione di colpi laser ad alta energia, che consente al metallo di fluire nelle caratteristiche su scala nanometrica dello stampo a rotolamento, aggirando il limite di formabilità.
"Nel futuro, la fabbricazione roll-to-roll di dispositivi utilizzando la nostra tecnica potrebbe consentire la creazione di touch screen ricoperti di nanostrutture in grado di interagire con la luce e generare immagini 3D, così come la fabbricazione economicamente vantaggiosa di biosensori più sensibili, " ha detto Martinez.
I ricercatori discutono ulteriormente della loro tecnologia Nano lettere , una pubblicazione dell'American Chemical Society.
