Una 'receta' revolucionaria para la impresión de inyección de tinta, que podría permitir la fabricación de alto volumen de tecnologías láser y optoelectrónicas de próxima generación, ha sido descubierto por investigadores de Cambridge.

La investigación, dirigido por el Dr. Tawfique Hasan, del Cambridge Graphene Centre, Universidad de Cambridge, descubrió que la tinta de fósforo negro (BP), un material bidimensional único similar al grafeno, es compatible con las técnicas de impresión por inyección de tinta convencionales, haciendo posible, por primera vez, la fabricación en masa escalable de dispositivos optoelectrónicos y láser basados ​​en BP.

Un equipo interdisciplinario de científicos de Cambridge y del Imperial College de Londres, Universidad Aalto, Universidad de Beihang, y la Universidad de Zhejiang, optimizó cuidadosamente la composición química de BP para lograr una tinta estable a través del equilibrio de efectos fluídicos complejos y competitivos. Esto permitió la producción de nuevos dispositivos láser y optoelectrónicos funcionales utilizando impresión de alta velocidad.

Debido a que la tinta BP se seca rápidamente, la calidad de impresión final de los dispositivos fabricados - un láser y un fotodetector - es de alta calidad y uniformidad, y tan bueno como lo que cabría esperar de la impresión de una fotografía en papel.

La investigación titulada Formulación de tinta de fósforo negro para la impresión por inyección de tinta de optoelectrónica y fotónica se ha publicado hoy en Comunicaciones de la naturaleza y fue financiado por la Real Academia de Ingeniería y el Consejo de Investigación en Ingeniería y Ciencias Físicas (EPSRC).

BP contiene propiedades útiles para dispositivos electrónicos y optoelectrónicos, incluyendo una banda prohibida de semiconductores que puede cubrir la región visible e infrarroja cercana del espectro electromagnético.

Señor Guohua Hu, el autor principal, dijo:"Nuestra fórmula de tinta permite una impresión de inyección de tinta altamente uniforme que no se degrada en el entorno ambiental, acercando a la realidad grandes conjuntos de sensores de luz 2D basados ​​en materiales.

"La formulación representa un logro científico y técnico significativo en términos del uso de este material de BP para aplicaciones futuras. La tinta funcional, que contiene 'copos' muy pequeños de BP, nos permite imprimir en una amplia variedad de sustratos, incluyendo plástico, que permanece estable durante un período prolongado ".

El profesor Meng Zhang de la Universidad de Beihang dirigió el trabajo de impresión de dispositivos ópticos no lineales basados ​​en BP que se pueden insertar fácilmente en láseres para actuar como obturadores ópticos ultrarrápidos.

Un rayo continuo de radiación láser se convierte en una serie repetitiva de ráfagas de luz (o pulsos) muy cortos, lo que es muy adecuado para aplicaciones industriales y médicas. por ejemplo, mecanizado perforación, imágenes y detección.

"Nuestro diseño de dispositivo óptico no lineal que utiliza BP logra un rendimiento y una estabilidad operativa significativamente mejores que cualquier otra demostración anterior, "dijo el profesor Zhang.

"Esta es la razón por la que nuestra 'receta' de tinta con BP marca un cambio significativo hacia nuevos dispositivos fotónicos y arquitecturas que utilizan un material tan novedoso".

Como parte de la investigación, el equipo también demostró la capacidad de BP para actuar como un detector de luz eficiente y altamente sensible, extendiendo el rango de longitud de onda más allá de lo que se logra actualmente con los fotodetectores convencionales basados ​​en silicio.

Dr. Hasan, quien lidera el grupo de investigación de Ingeniería de Nanomateriales Híbridos, agregó:"BP es un material post-grafeno particularmente interesante que ofrece muchas oportunidades para nuevos dispositivos láser y optoelectrónicos. Sin embargo, a pesar de su notable desempeño en el laboratorio, La explotación práctica en el mundo real de este cristal único similar al grafeno se ha visto obstaculizada por la fabricación de materiales complejos y su escasa estabilidad medioambiental. Pero nuestro avance en la tinta BP está destinado a cambiar todo esto y la tinta en sí puede integrarse a la perfección con las tecnologías de semiconductores de óxido metálico (CMOS) complementarias existentes ".