Los investigadores de Stanford han desarrollado un nuevo método para unir componentes electrónicos de nanocables a la superficie de prácticamente cualquier objeto. independientemente de su forma o del material del que esté hecho. El método podría usarse para hacer de todo, desde dispositivos electrónicos portátiles y pantallas de computadora flexibles hasta células solares de alta eficiencia y biosensores ultrasensibles.
La electrónica de nanocables es pilares prometedores para prácticamente todos los dispositivos electrónicos digitales que se utilizan en la actualidad. incluyendo computadoras, cámaras y teléfonos celulares. Los circuitos electrónicos se fabrican típicamente en un chip de silicio. El circuito se adhiere a la superficie del chip durante la fabricación y es extremadamente difícil de separar. así que cuando el circuito se incorpora a un dispositivo electrónico, permanece adherido al chip. Pero los chips de silicio son rígidos y frágiles, limitar los posibles usos de la electrónica de nanocables flexible y portátil.
La clave del nuevo método es recubrir la superficie de la oblea de silicio con una fina capa de níquel antes de fabricar los circuitos electrónicos. El níquel y el silicio son hidrófilos, o "amante del agua, "es decir, cuando se exponen al agua una vez finalizada la fabricación de los dispositivos de nanocables, el agua penetra fácilmente entre los dos materiales, separando el níquel y los componentes electrónicos superpuestos de la oblea de silicio.
"El proceso de desprendimiento se puede realizar a temperatura ambiente en agua y solo toma unos segundos, "dijo Xiaolin Zheng, un profesor asistente de ingeniería mecánica, quien lideró el grupo de investigación que desarrolló el proceso. "El proceso de transferencia tiene casi un 100% de éxito, lo que significa que los dispositivos se pueden transferir sin sufrir ningún daño ".
Después del desprendimiento, las obleas de silicio están limpias y listas para reutilizarse, lo que debería reducir significativamente los costos de fabricación.
Zheng es uno de los autores de un artículo que describe el método que se publicará en una próxima edición de Nano letras . El documento ya está disponible en línea. Chi Hwan Lee y Dong Rip Kim, ambos estudiantes de posgrado en el laboratorio de Zheng, son coautores.
Después de aplicar la capa de níquel al chip de silicio, los investigadores también colocaron una capa ultrafina de un polímero para actuar como aislante y proporcionar soporte mecánico para la electrónica.
La capa de polímero ultrafina también es extremadamente flexible, que es lo que permite a Zheng y su equipo conectar sus componentes electrónicos de nanocables a una amplia gama de formas y materiales, incluido el papel, textiles, plástica, vidrio, papel de aluminio, guantes de látex, incluso una lata de Coca Cola arrugada y una botella de agua de plástico triturada.
"Las capas de polímero que usamos son unas 15 veces más delgadas que la envoltura de plástico que se usa para cubrir un plato de comida, ", Dijo Zheng." Dado que el polímero tiene un grado tan alto de flexibilidad, puede envolver el polímero con dispositivos de nanocables en la parte superior sobre cualquier cosa mientras sigue conforme a la forma de cualquier objeto ".
Actualmente, su equipo ha estado trabajando con capas de polímero de unos 800 nanómetros de espesor. Un nanómetro es una millonésima de milímetro.
Pero lo que realmente hace que los dispositivos sean tan flexibles, lo que permite que los dispositivos se doblen con el sustrato flexible, es la longitud corta de los nanocables utilizados para fabricar los circuitos.
"La longitud de estos nanocables es de solo un par de milésimas de milímetro, ", Dijo Zheng." En comparación con la curvatura de los objetos a los que los estamos uniendo, eso es muy corto, por lo que hay muy poca tensión en los nanocables ".
Debido a que los nanocables son tan cortos, cuando se colocan sobre una superficie enrevesada, incluso las curvas pronunciadas de una botella de agua de plástico aplastada, es como si la superficie fuera prácticamente plana.
Los dispositivos también se pueden aplicar fácilmente a una superficie, quitado y aplicado de nuevo a otra superficie, repetidamente, sin degradar los circuitos.
Algunas de las principales aplicaciones del proceso que prevé Zheng estarán en el área de la investigación biológica. Los dispositivos de nanocables podrían conectarse directamente a los tejidos del corazón o del cerebro para medir las señales eléctricas de esos tejidos.
"Los investigadores podrían medir las arritmias cardíacas o cómo se activa una neurona, ", dijo." Esas señales son eléctricas, pero para medirlos necesitas un muy conformable, revestimiento muy fino que permite que las señales se propaguen por el sustrato ".
El proceso de transferencia también podría usarse para desarrollar células solares flexibles de alta eficiencia y probablemente tendría usos en robótica. así como.
"Las posibilidades son realmente ilimitadas, "Dijo Zheng.
