Micrografía óptica de campo oscuro de gotas impresas por inyección de tinta sobre a) plasma limpiado, b) prístino yc) sustrato tratado con HMDS. Escala:20 µm. d) Micrografía SEM del patrón impreso. Imagen de arXiv:1111.4970v1 [cond-mat.mtrl-sci]
(PhysOrg.com) - Un grupo de científicos del Reino Unido ha creado una tinta de grafeno que se puede utilizar para imprimir por inyección de tinta dispositivos electrónicos como los transistores de película fina.
Profesor de Nanotecnología, Andrea Ferrari, y colegas del Departamento de Ingeniería de la Universidad de Cambridge han desarrollado un método para crear una tinta de grafeno que se puede utilizar con una impresora de inyección de tinta modificada. El grafeno consiste en una red hexagonal de carbono de un solo átomo de espesor, y tiene grandes ventajas sobre las tintas poliméricas debido a su mayor movilidad de electrones y conductividad eléctrica. Los componentes electrónicos, como los transistores de película fina (TFT), ya se pueden crear mediante la impresión por chorro de tinta con tintas poliméricas ferroeléctricas. pero el rendimiento de dichos componentes es deficiente y son demasiado lentos para muchas aplicaciones.
Comenzando con escamas de grafito puro, el equipo exfolió capas de grafeno mediante exfoliación en fase líquida (LPE), que consiste en la sonicación del grafito en presencia de un disolvente, N-metilpirrolidona (NMP). Las capas de grafeno se ultracentrifugaron y luego se filtraron para eliminar las partículas lo suficientemente grandes (> 1μm de diámetro) para bloquear los cabezales de las impresoras de inyección de tinta. Las escamas de grafeno se utilizaron luego como base para una tinta de polímero de grafeno, que fue impreso, utilizando una impresora de inyección de tinta modificada, sobre Si / SiO 2 sustratos y el sustrato transparente de vidrio de borosilicato. El paso final del proceso fue el recocido a alta temperatura para eliminar el disolvente.
Demostraron la nueva tinta de grafeno transparente usándola para imprimir por inyección de tinta transistores de película delgada, que hicieron imprimiendo la tinta de grafeno en Si / SiO 2 obleas. Usaron almohadillas de cromo-oro para definir los contactos de fuente y drenaje, y luego imprimieron una capa de un polímero orgánico, PQT-12, encima.
El equipo logró resultados prometedores al menos comparables a las tintas actuales. Alcanzaron movilidades de hasta unos 95 cm. 2 V −1 s −1 , aproximadamente un 80% de transmitancia y una resistencia de hoja de 30 kohmios. Las tintas de polímero que no son de grafeno suelen alcanzar una movilidad de menos de 0,5 cm 2 V −1 s −1 , mientras que agregar nanotubos de carbono puede aumentar esto a alrededor de 50 cm 2 V −1 s −1 .
Los resultados deberían mejorar a medida que se perfecciona y mejora el método. Su primera demostración exitosa allana el camino para el desarrollo de productos electrónicos flexibles y económicos que se pueden imprimir en una amplia variedad de sustratos. Los dispositivos impresos con tintas de grafeno podrían incluir computadoras portátiles, papel electrico, sensores, etiquetas electrónicas, y pantallas táctiles flexibles.
El documento está disponible en línea en arXiv.org.
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