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Fisici Stampa laser che conducono circuiti polimerici
I polimeri conduttori sono materie plastiche che trasportano corrente. Questa è una tecnologia emergente che sta cominciando ad avere un impatto significativo su aree che vanno dal fotovoltaico e dai circuiti stampati alle batterie e ai sensori biologici.
I vantaggi dei conduttori in plastica sono molti. Sono economici, flessibili e leggeri. Sono anche semplici da realizzare e da modellare in circuiti utili. Almeno in teoria.
In pratica, la maggior parte delle tecniche di produzione presenta sottili inconvenienti che non sono facili da superare. Ad esempio, queste tecniche generalmente iniziano con il polimero in forma liquida. Viene quindi spruzzato, filato o rivestito a getto d'inchiostro su un substrato.
Il problema con i polimeri liquidi è che richiedono un solvente e questo può finire per dissolvere lo strato sottostante, se si tratta ad esempio di un altro polimero.
I solventi portano anche ad altri problemi come l'effetto anello di caffè in cui i polimeri tendono a concentrarsi sul bordo di una goccia mentre si asciuga.
Oggi, Maria Kandyla dell'Università tecnica nazionale di Atene in Grecia e un paio di amici dimostrano una soluzione a questo problema che non si basa sui polimeri liquidi. Invece, usano l'ablazione laser per depositare un polimero solido direttamente su un substrato, evitando così del tutto i solventi.
Questi ragazzi iniziano creando uno strato del polimero conduttore richiesto su una lastra di vetro o quarzo. Questo è chiamato substrato donatore ed è realizzato nel modo normale, ad esempio il rivestimento a rotazione con liquido e lo si lascia asciugare.
Quindi posizionano un altro substrato, il substrato ricevente, accanto al substrato donatore, di fronte allo strato di polimero conduttore. Tuttavia, i due strati non si toccano e rimangono separati da uno spazio di pochi micrometri.
Nella fase finale, Kandyla e co sparano un laser attraverso il substrato di vetro che è focalizzato sullo strato polimerico. Questa breve esplosione di energia crea un'onda d'urto che spinge una piccola quantità di polimero sul substrato ricevente.
Spostando il substrato donatore e il substrato ricevente, Kandyla e altri utilizzano questo processo per depositare modelli 2D di qualsiasi forma.
E poiché il polimero si trasferisce come solido, evitano tutti i problemi associati ai solventi.
Kandyla e co hanno testato il loro processo stampando circuiti fotovoltaici di un polimero conduttore chiamato P3HT: PCBM su vari substrati.
Hanno anche stampato circuiti di rilevamento biologico utilizzando un polimero conduttore chiamato polianilina. È utile perché i solventi possono interferire con le misurazioni biologiche e rovinarle.
Ovviamente c'è ancora lavoro da fare. Una delle preoccupazioni è che l'ablazione laser può alterare la composizione chimica dei polimeri. Kandyla e compagni dovranno fare di più per dimostrare che la tecnica produce circuiti di alta qualità in un modo ripetibile a basso costo.
E questa non è la prima volta che i ricercatori hanno utilizzato la stampa laser per realizzare circuiti conduttori da materiali organici. I LED, ad esempio, sono già stati realizzati in questo modo.
Ma il nuovo lavoro estende la gamma di dispositivi che potrebbero trarre vantaggio dalla tecnica. Aspettati di saperne di più.
Rif: arxiv.org/abs/1211.3158 : Trasferimento in avanti indotto da laser di polimeri conduttori