Dr. Felice Torrisi, Profesor Universitario de Tecnología del Grafeno, ha sido galardonado con una Beca para Jóvenes Investigadores Internacionales de la Fundación Nacional de Ciencias de China para ver cómo el grafeno y los materiales bidimensionales podrían permitir ojos impresos y flexibles.

La visión es crear una tecnología para cámaras flexibles y económicas que puedan imprimirse o estamparse en plástico o papel. "Por ejemplo, eventualmente podría ser posible incrustar estos impresos, dispositivos optoelectrónicos flexibles en la ropa, embalaje, papeles de pared, carteles, pantallas táctiles o incluso edificios. Cualquiera que tenga una impresora en casa podrá imprimir su propio "ojo artificial" y pegarlo físicamente a un teléfono móvil flexible ", dijo Felice.

El objetivo del proyecto de 18 meses es diseñar, desarrollar y caracterizar fotodetectores flexibles basados ​​en cristal 2D impresos por inyección de tinta y estudiar su integración con la electrónica comercial.

"Se necesitan fotodetectores en las cámaras, aplicaciones automotrices, sensores y telecomunicaciones, dispositivos médicos y seguridad ", dice." Si estos pudieran flexibilizarse, podrían integrarse en la ropa, enrollado o impreso sobre cualquier superficie irregular aumentando sustancialmente la calidad de la electrónica impresa y flexible ".

La actual generación de materiales fotoactivos flexibles, basados ​​en polímeros orgánicos tienen un tiempo de respuesta lento (pocos milisegundos), que es demasiado lento para la fotodetección. Esto representa una fuerte limitación para la electrónica flexible en una amplia gama de aplicaciones, desde pantallas de matriz activa hasta detectores de luz ultrarrápidos y sensores de gas. Además, los polímeros orgánicos sufren inestabilidad química en condiciones ambientales (temperatura y presión), requiriendo por tanto capas protectoras adicionales o un manejo especial de los dispositivos impresos, conduciendo a un aumento en el costo.

Grafeno la última membrana delgada junto con una amplia gama de cristales bidimensionales (2D) (por ejemplo, nitruro de boro hexagonal (h-BN), Disulfuro de molibdeno (MoS2) y disulfuro de tungsteno (WS2)), han cambiado radicalmente el panorama de la ciencia y la tecnología con atractivas propiedades físicas para la (opto) electrónica, sintiendo catálisis y almacenamiento de energía. Estos cristales 2D se pueden exfoliar a partir de compuestos en capas. Los compuestos estratificados pueden ser conductores, semiconductores o aislantes y sus propiedades electrónicas dependen del número de capas. Por ejemplo, el grafeno es altamente conductor, flexible y transparente y es superior a los polímeros conductores en términos de costo, estabilidad y rendimiento; mientras que MoS2 es ópticamente activo una vez reducido a una sola capa 2D, con un tiempo de respuesta rápido y una excelente estabilidad ambiental.

En 2012, los Drs Felice Torrisi, Tawfique Hasan y el profesor Andrea Ferrari del Cambridge Graphene Centre inventaron una tinta de grafeno que conduce la electricidad y puede imprimirse con una impresora de inyección de tinta estándar. La tinta a base de grafeno permite una electrónica impresa sobre plástico.

Felice explica:"Otras tintas conductoras están hechas de metales preciosos como la plata, lo que los hace muy costosos de producir y procesar, mientras que el grafeno es barato, ambientalmente estable, y no requiere mucho procesamiento después de la impresión ".

"Usamos un proceso simple de sonicación y centrifugación para revelar el potencial del grafeno en tintas y recubrimientos para electrónica impresa"

Durante los últimos dos años, el Dr. Torrisi y el equipo del Cambridge Graphene Center han estado buscando formular un conjunto de tintas basadas en varios cristales 2D, estableciendo una nueva plataforma para la electrónica impresa. Felice dice:"Esto creará un conjunto completamente nuevo de herramientas para la electrónica imprimible con conductores, propiedades semiconductoras y aislantes, con un tiempo de respuesta más rápido, superando a las tintas semiconductoras orgánicas actuales, habilitando impreso, fotodetectores flexibles y posiblemente allanando el camino para las cámaras fotográficas flexibles impresas ".

"Cuando la luz incide en un cristal 2D semiconductor (por ejemplo, MoS2), debido a su naturaleza 2D, los electrones y huecos se generan con mayor eficiencia que los fotodetectores actuales basados ​​en silicio "

El proyecto, financiado por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, analiza cómo diseñar fotodetectores flexibles impresos basados ​​en grafeno y tintas de cristal 2D.

"La respuesta óptica de las tintas de cristal 2D impresas, combinado con su flexibilidad sobre el sustrato plástico y la compatibilidad medioambiental, son beneficios clave para mejorar la optoelectrónica flexible "