Un nuovo metodo per stampare inchiostri a ossidi metallici a temperatura ambiente. Questo metodo semplifica la produzione di pellicole di ossido di metallo ultrasottili, una classe di materiali semiconduttori presenti nei sensori di gas e nella maggior parte dei dispositivi elettronici.
“Hanno utilizzato questa tecnologia per produrre qualcosa che non è mai stato fatto prima ed è molto richiesto, che è indossabile, trasparente e flessibile. È rivoluzionario in questo campo… con un vantaggio fondamentale”, ha commentato. Ali Zafabitiesperto di leghe metalliche liquide presso l’Università di Melbourne, in Australia, non è stato coinvolto nella ricerca.
I metodi tradizionali di produzione degli ossidi metallici richiedono attrezzature specializzate e di grandi dimensioni. “Queste macchine sono costose da gestire, richiedono manutenzione, richiedono un vuoto o una temperatura elevati e generalmente consumano energia”, aggiunge Zavapetti.
Esiste però anche la possibilità di utilizzare pellicole di ossido di metallo naturale. Gli ossidi metallici si formano ovunque, dai coperchi delle lattine di bibite alle superfici delle pentole in acciaio inossidabile. Ma è difficile separare questi ossidi dal metallo. Le tecniche attuali richiedono la forza bruta e producono membrane difettose. Ora, un gruppo di ricercatori provenienti da Corea del Sud, Canada e Stati Uniti ha sviluppato una tecnica che consente la formazione continua di ossidi metallici e il loro deposito sotto forma di pellicole sottili.
Impeccabile e facile da realizzare
“Uno dei grandi vantaggi di questo approccio è che è delicato e non è necessaria alcuna post-elaborazione per ottenere un buon film”, afferma Michael Dickeyuno scienziato dei materiali della North Carolina State University negli Stati Uniti, che ha guidato il progetto.
I ricercatori hanno riempito vetrini con vari metalli liquidi, compreso il gallio, producendo una mezzaluna in cui il metallo si ossidava naturalmente. Il materiale può essere stampato in continuo da Crescent su una gamma di substrati diversi dai quali le pellicole finite possono essere facilmente rimosse.
Il team è riuscito a produrre pellicole flessibili e trasparenti, spesse appena 4 nanometri, che inizialmente dimostravano conduttività elettrica grazie alla presenza di uno strato metallico circondato da due strati esterni di ossido metallico. Poiché il materiale continua a ossidarsi, il comportamento metallico diminuisce nel tempo.
La formazione iniziale dello strato metallico ha permesso al team di depositare l’oro – un materiale che normalmente non reagisce con gli ossidi metallici – attraverso la pellicola. Ciò ha contribuito a mantenere la conduttività delle pellicole e le ha rese resistenti ai graffi, rendendole potenzialmente utili in applicazioni come i touch screen dei telefoni cellulari.
“Le pellicole che possiamo disegnare sulla superficie non solo conducono elettricità, il che dimostra che hanno proprietà metalliche, ma interagiscono anche con l’oro, il che è davvero sorprendente e inaspettato”, afferma Dickey.
Il team ora prevede di indagare ulteriormente sulle origini delle proprietà insolite delle pellicole ed esplorare altri ossidi metallici che possono essere prodotti utilizzando la tecnica di stampa.
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