In una collaborazione internazionale tra istituti di ricerca italiani e austriaci, è stato dimostrato un metodo innovativo per la creazione di materiali avanzati. Questa tecnica combina le proprietà straordinarie del grafene con l'efficacia degli atomi metallici, aprendo nuove possibilità nei campi della catalisi, spintronica ed elettronica. Lo studio, pubblicato su una prestigiosa rivista scientifica, descrive un processo semplice ma potente che può avere applicazioni significative in vari settori tecnologici.
L'innovazione consiste nel depositare controllatamente atomi metallici durante la formazione dello strato di grafene su una superficie di nichel. Questo approccio permette di incorporare gli atomi metallici nella rete di carbonio del grafene, generando un materiale con proprietà uniche. Il risultato è un materiale robusto, flessibile e versatile, ideale per molteplici applicazioni pratiche.
Il processo è stato sviluppato nei laboratori dell'Istituto Officina dei Materiali del Consiglio Nazionale delle Ricerche a Trieste. Cristina Africh, ricercatrice che ha guidato il team, ha sottolineato come questo metodo fosse all'inizio considerato irrealizzabile. Tuttavia, grazie alla perseveranza e all'innovazione, il team ha dimostrato che è possibile ottenere un materiale stabile e resistente anche in condizioni critiche. L'applicabilità del materiale è ulteriormente ampliata dal fatto che può essere staccato dal substrato mantenendo la sua struttura originale, rendendolo utilizzabile in dispositivi reali.
Questo nuovo materiale presenta numerose potenzialità, tra cui la catalisi, la spintronica e i dispositivi elettronici. La combinazione delle proprietà del grafene con quelle degli atomi metallici offre un vasto spettro di possibilità. Gli esperti hanno già dimostrato che il materiale mantiene la sua integrità anche in ambienti critici, come quelli utilizzati nelle celle a combustibile e nelle batterie.
Cristiana Di Valentin, docente di Chimica Generale e Inorganica presso l'Università di Milano-Bicocca, ha evidenziato che il metodo sperimentato per intrappolare atomi di nichel e cobalto può essere esteso ad altri metalli, ampliando ulteriormente le sue applicazioni. Jani Kotakoski dell'Università di Vienna ha aggiunto che il materiale mostra stabilità anche in condizioni elettrochimiche ostili. Giovanni Comelli dell'Università di Trieste ha concluso sottolineando come questa scoperta sia frutto di una collaborazione internazionale che ha integrato competenze diverse e complementari, dimostrando l'efficacia di un approccio semplice e potente allo stesso tempo.
Gli scienziati dell'Università di Pisa hanno sviluppato un dispositivo elettronico ultrasottile, capace di adattarsi a qualsiasi tipo di superficie. Questa innovazione, che promette numerose applicazioni industriali e mediche, rappresenta un significativo progresso nella ricerca sull'elettronica conformabile. Lo spessore estremamente ridotto e la flessibilità del substrato polimerico consentono l'integrazione di transistor in aree minime, aprendo nuove possibilità nel monitoraggio non invasivo e nella riduzione degli sprechi alimentari. Il dispositivo è stato realizzato attraverso tecniche avanzate di stampa a getto d'inchiostro, combinando metodi microelettronici standard con processi innovativi. Gli esperimenti hanno dimostrato che i dispositivi mantengono prestazioni eccellenti anche sotto stress ripetuti, garantendo resilienza e affidabilità.
Questo dispositivo rappresenta una rivoluzione tecnologica grazie alla sua capacità di aderire perfettamente a superfici irregolari e delicate. Gli ingegneri hanno superato le sfide legate all'adattamento dell'elettronica su forme complesse, creando un prototipo che può essere applicato su materiali come foglie o bucce di frutta. L'utilizzo di un substrato polimerico flessibile permette una conformità senza precedenti, mentre l'integrazione di numerosi transistor in piccole aree offre potenzialità illimitate. La prossima frontiera sarà lo sviluppo di circuiti più complessi, capaci di monitorare parametri cruciali in modo non invasivo.
La realizzazione del dispositivo ha richiesto l'uso di macchinari all'avanguardia, tra cui una stampante a getto d'inchiostro capace di definire strutture micrometriche. Questo processo ha permesso di superare i limiti delle stampanti tradizionali, integrando tecniche microelettroniche avanzate. I ricercatori hanno combinato metodi convenzionali di deposizione dei materiali con approcci innovativi, ottenendo un risultato che supera le aspettative. La riuscita di questa impresa dipende dalla collaborazione interdisciplinare e dall'uso di strumenti di punta, che hanno reso possibile la produzione di dispositivi di alta qualità.
Il contributo di esperti come Gianluca Fiori, Federico Parenti ed Elisabetta Dimaggio è stato fondamentale per il successo di questo progetto. Le loro competenze si sono combinate per creare un dispositivo che può aprire nuove strade nelle applicazioni biomediche e industriali. Grazie al finanziamento dell'Unione Europea, il progetto SKIN2TRONICS sta esplorando l'applicazione di nanodispositivi flessibili nel campo medico, con particolare attenzione al monitoraggio non invasivo dei parametri fisiologici. Questa ricerca pionieristica ha già ottenuto risultati promettenti, mostrando come i dispositivi possano mantenere prestazioni elevate anche sotto condizioni di stress ripetuto.
I risultati ottenuti suggeriscono che l'elettronica conformabile potrebbe avere un ruolo cruciale nella transizione digitale delle imprese e nell'industria 5.0. La resilienza dimostrata dai dispositivi durante i test indica un enorme potenziale di sviluppo e applicazione. In ambito industriale, tali tecnologie potrebbero migliorare significativamente i processi di produzione e trasporto, riducendo gli sprechi e aumentando l'efficienza. Nel campo medico, l'opportunità di monitorare parametri fisiologici in modo non invasivo potrebbe rivoluzionare la diagnosi e il trattamento di varie patologie, offrendo soluzioni innovative per migliorare la qualità della vita delle persone.