La luce visibile può trasformare plastiche conduttive in elettrodi senza sostanze tossiche. Lo studio apre la strada a un’elettronica organica biocompatibile, con applicazioni in medicina, sensori indossabili ed energie rinnovabili. Una svolta verso circuiti sostenibili e sicuri
Tecnologia fotonica: elettrodi innovativi da polimeri coniugati.
La luce visibile può essere utilizzata per creare elettrodi da plastiche conduttive completamente senza sostanze chimiche pericolose. Questo è dimostrato in un nuovo studio condotto da ricercatori delle università di Linköping e Lund. Gli elettrodi possono essere realizzati su diversi tipi di superfici, il che apre la strada a un nuovo tipo di elettronica e sensori medici.
«Penso che questo sia in qualche modo una svolta. È un'altra metodica per creare elettronica che è più semplice e non richiede alcuna attrezzatura costosa», afferma il dottor Xenofon Strakosas (1), professore assistente presso il Laboratorio di Elettronica Organica (Laboratory of Organic Electronics - LOE) della Linköping University.
I ricercatori del LOE stanno lavorando con plastiche conduttive, note anche come polimeri coniugati, per sviluppare nuove tecnologie in settori come la medicina e le energie rinnovabili. I polimeri coniugati combinano le proprietà elettriche dei metalli e dei semiconduttori con la flessibilità delle plastiche.
I polimeri consistono in lunghe catene di idrocarburi in cui ogni anello della catena è chiamato monomero. Quando i monomeri sono collegati, si formano i polimeri. Il processo, chiamato polimerizzazione, viene spesso effettuato utilizzando sostanze chimiche forti e talvolta tossiche, il che limita la possibilità di ampliare il processo e di utilizzare la tecnologia, ad esempio, in medicina.
Monomeri speciali
I ricercatori del Campus di Norrköping, insieme a colleghi di Lund e del New Jersey, sono riusciti a creare un metodo in cui la polimerizzazione può avvenire utilizzando soltanto la luce visibile. Ciò è possibile grazie a monomeri appositamente progettati e solubili in acqua, sviluppati dai ricercatori. Pertanto, non sono necessarie sostanze chimiche tossiche, luce UV dannosa o processi successivi per creare gli elettrodi.
«È possibile creare elettrodi su diverse superfici come vetro, tessuti e persino pelle. Questo apre la strada a una gamma di applicazioni molto più ampia», afferma Xenofon Strakosas.
In pratica, la soluzione contenente i monomeri può essere posta su un substrato. Utilizzando, ad esempio, un laser o un’altra fonte di luce, è possibile creare elettrodi in motivi complessi direttamente sulla superficie. La soluzione che non viene polimerizzata può poi essere risciacquata via e gli elettrodi rimangono.
«Le proprietà elettriche del materiale sono all’avanguardia. Poiché il materiale può trasportare sia elettroni che ioni, può comunicare con il corpo in modo naturale, e la sua chimica delicata garantisce che il tessuto lo tolleri - una combinazione cruciale per le applicazioni mediche», afferma il dottor Tobias Abrahamsson, ricercatore al LOE e autore principale dell’articolo pubblicato sulla rivista scientifica Angewandte Chemie (2).
Nuovo tipo di elettronica
Il dottor Tobias Abrahamsson (3), ricercatore al LOE, lavora nel laboratorio di bioelettronica dove la tecnologia viene sviluppata per l’elettronica morbida e biocompatibile del futuro. I ricercatori hanno testato la tecnologia fotomodellando elettrodi direttamente sulla pelle di topi anestetizzati. I risultati mostrano un chiaro miglioramento nella registrazione dell’attività cerebrale a bassa frequenza rispetto ai tradizionali elettrodi EEG in metallo.
«Poiché il metodo funziona su molte superfici diverse, si possono anche immaginare sensori integrati nei capi di abbigliamento. Inoltre, il metodo potrebbe essere utilizzato per la produzione su larga scala di circuiti di elettronica organica, senza solventi pericolosi», afferma Tobias Abrahamsson.
La ricerca è stata finanziata principalmente dal Consiglio Europeo della Ricerca, dal Consiglio Svedese della Ricerca, dalla Fondazione Svedese per la Ricerca Strategica, dalla Fondazione Knut e Alice Wallenberg, dalla Fondazione Stig Wadström, dalla Fondazione Åke Wiberg e tramite l’Area Strategica di Ricerca del Governo Svedese in Materiali Funzionali Avanzati (AFM) presso la Linköping University.
Riferimenti:
Descrizione foto: I ricercatori della LiU hanno sviluppato una tecnica in cui la luce visibile può essere utilizzata per creare elettrodi da plastica conduttiva completamente senza sostanze chimiche pericolose. La tecnica non richiede configurazioni laser avanzate: la luce visibile proveniente da semplici lampade a LED, come una luce per feste, può guidare la polimerizzazione. - Credit: Linköping University.
Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Electrodes created using light