211service.com
Circuiti a nanotubi
Una nuova ricerca suggerisce che le reti di nanotubi di carbonio a parete singola stampati su plastica pieghevole si comportano bene come semiconduttori nei circuiti integrati. Ricercatori del Università dell'Illinois a Urbana-Champaign (UIUC) e Università di Purdue , il cui lavoro appare questa settimana in Natura , affermano che queste reti di nanotubi potrebbero sostituire i semiconduttori organici in applicazioni come i display flessibili.
Veloce e flessibile: Un circuito integrato su un sottile foglio di plastica incorpora transistor realizzati con reti di nanotubi di carbonio a parete singola. Le reti a base di carbonio rivaleggiano con le prestazioni del silicio monocristallino, ma possono essere facilmente stampate sulla plastica dalla soluzione e hanno buone proprietà meccaniche utili per l'elettronica flessibile.
Lo sviluppo dell'elettronica flessibile si è recentemente concentrato sulle molecole organiche perché, a differenza del silicio, sono compatibili con substrati plastici pieghevoli. L'elettronica flessibile ha un potenziale in applicazioni come giornali elettronici a bassa potenza o PDA che si arrotolano nelle dimensioni e nella forma di una penna. Il problema con i dispositivi elettronici organici esistenti, tuttavia, è che non sono ben sviluppati per l'affidabilità a lungo termine e hanno prestazioni molto peggiori del silicio, afferma John A. Rogers, professore di ingegneria all'UIUC e coautore del Natura carta.
Le reti di nanotubi di carbonio, invece, combinano le prestazioni del silicio con la flessibilità dei film organici su plastica. Rogers afferma che la velocità del dispositivo a nanotubi si confronta favorevolmente con la velocità dei circuiti di silicio monocristallino utilizzati in commercio. I transistor possono anche commutare tra gli stati on e off nell'intervallo di diversi kilohertz, che è simile all'intervallo di quelli utilizzati per i display a cristalli liquidi e i sensori di identificazione a radiofrequenza (RFID). Tuttavia, il rapporto di corrente on-off per i nanotubi di carbonio è ancora di alcuni ordini di grandezza inferiore a quello per i transistor al silicio.
I ricercatori hanno realizzato le reti depositando nanotubi sulla plastica con metodi di stampa standard, che potrebbero portare a una fabbricazione su larga scala a basso costo. E i circuiti stampati possono piegarsi fino a un raggio di circa cinque millimetri senza compromettere le prestazioni elettriche del dispositivo. Questo metodo è utile per l'elettronica flessibile che deve essere stampata su una vasta area, afferma Ali Javey , un assistente professore di ingegneria elettrica presso l'Università della California, Berkeley.
Utilizzando una tecnica chiamata stampa a trasferimento, i ricercatori hanno depositato nanotubi di carbonio allineati casualmente su un foglio di plastica spesso 50 micrometri, quindi hanno modellato elettrodi d'oro e altri componenti del circuito sul substrato. Poiché circa un terzo dei nanotubi in qualsiasi rete sono metallici, il che può mettere in cortocircuito i transistor, i ricercatori hanno quindi inciso strette linee parallele attraverso la rete con una litografia morbida. Tagliando i nanotubi, possono eliminare efficacemente la possibilità di un percorso puramente metallico che collega due elettrodi preservando le prestazioni del dispositivo.
Rimangono ancora diverse sfide prima che le reti di nanotubi siano pronte per i prodotti reali. Devono essere realizzati dispositivi in cui le prestazioni da dispositivo a dispositivo non variano; miliardi di singoli nanotubi devono essere realizzati con elevata purezza e le giuste dimensioni per prestazioni ottimali. Anche il processo di stampa necessita di sviluppo, afferma George Gruner , professore di fisica all'Università della California, Los Angeles. Gruner suggerisce che i nanotubi potrebbero essere sciolti nell'inchiostro e quindi stampati su plastica. Questi dispositivi devono essere economici e usa e getta, soprattutto per dispositivi come i tag RFID negli imballaggi alimentari, aggiunge.
Gli obiettivi immediati del gruppo di Rogers sono di lavorare per ridurre la potenza e aumentare la velocità nei dispositivi. Vogliamo spingere i limiti per vedere fino a che punto possiamo andare, dice.