El investigador Yigit Sozen sostiene un chip en un trozo de piel. - ÁNGELA R. BONACHERA. ICMM-CSIC
MADRID 7 Jul. (EUROPA PRESS) -
Un equipo del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM), adscrito al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), ha participado en el desarrollo de unos dispositivos ultrafinos que emplean la tecnología de las calcomanías para adaptarse a cualquier superficie, con una aplicación potencial en la monitorización de la salud en pacientes.
El método utilizado, que se ha publicado en 'ACS Nano' y forma parte de un proyecto europeo en el que participa el CSIC, permite que los dispositivos fabricados puedan integrarse en superficies con cualquier tipo de topografía, como piel, textiles y tejidos biológicos. Además, supone una estrategia de bajo coste, según ha informado el CSIC en un comunicado.
Para el desarrollo de los dispositivos, los investigadores han empleado los papeles de transferencia para tatuajes temporales, lo que les ha permitido superar las limitaciones actuales de los materiales semiconductores 2D. Según ha destacado el líder del proyecto en España, Andrés Castellanos-Gómez, los papeles de transferencia de las calcomanías se han convertido en "sustratos atractivos para la electrónica conformable", ya que permiten la transferencia de películas ultrafinas sobre superficies curvas y rugosas como la piel, el vidrio o los plásticos.
El equipo ha combinado una tecnología propia de exfoliación mecánica de alto rendimiento 'rollo a rollo' de materiales de van der Waals (materiales bidimensionales) con sustratos ultrafinos para la transferencia de tatuajes temporales y calcomanías al agua. De esta forma, han logrado establecer una ruta escalable hacia la electrónica conformable basada en materiales semiconductores 2D.
Su rutina de trabajo comienza con su estrategia de exfoliación en seco, una tecnología con dos cilindros enfrentados que ya han patentado. Una vez que obtienen películas de gran superficie compuestas por láminas semiconductoras 2D interconectadas con propiedades electrónicas, estas películas se integran en plataformas transferibles ultrafinas utilizando los mismos sustratos comerciales de las calcomanías.
Todo esto permite la fabricación de fotodetectores conformables, termistores y transistores que pueden transferirse directamente a superficies rugosas y curvas como la piel, el cuero sintético y las hojas de las plantas.
"Al combinar la producción escalable de materiales semiconductores de van der Waals con estrategias sencillas de transferencia ultradaptable, este trabajo extiende la electrónica basada en tatuajes más allá de los sistemas orgánicos y establece una plataforma práctica para dispositivos portátiles y con interfaz biológica de alto rendimiento", ha apuntado el investigador del CSIC Yigit Sozen, uno de los autores principales de este trabajo.
POR QUÉ EXFOLIACIÓN MECÁNICA
En este trabajo, el equipo demuestra que la combinación de la exfoliación mecánica de alto rendimiento, conocida como 'roll-to-roll', de disulfuro de molibdeno (MoS2) con papel comercial para la transferencia de calcomanías con agua proporciona una ruta de bajo coste y escalable para la fabricación de dispositivos conformables.
Castellanos-Gómez trabaja con esta forma de conseguir materiales en dos dimensiones, ya que las otras técnicas existentes en la actualidad presentan desventajas importantes. Por un lado, la exfoliación en fase líquida seguida de impresión deja un rastro de disolventes y presenta escasa conectividad entre las láminas, así como una uniformidad limitada en la película, "lo que a menudo compromete el rendimiento electrónico".
Por otro lado, las películas creadas mediante evaporación química, un proceso llamado CVD, por sus siglas en inglés, requieren una infraestructura muy cara y utilizan procesos de transferencia muy complejos. Ante esto, la exfoliación mecánica con cilindros proporciona películas secas e interconectadas que pueden integrarse fácilmente en plataformas ultrafinas y transferibles.
"Al aprovechar esta plataforma de materiales junto con estrategias de transferencia sencillas basadas en calcomanías, fabricamos dispositivos ultraconformables que funcionan de manera fiable en superficies rugosas y flexibles. Los fotodetectores, termistores y transistores resultantes, basados en calcomanías, exhiben alta responsividad, elevados coeficientes de temperatura de resistencia y funcionamiento de transistor de alta movilidad y bajo voltaje", ha señalado Castellanos-Gómez.