Uno studio ha dimostrato che da questo oggetto di uso quotidiano può nascere un circuito elettrico versatile a base di grafene
Cosa possono avere in comune un pennarello e un circuito elettrico? Verrebbe spontaneo rispondere nulla, in realtà dal primo può nascere il secondo. Non è fantascienza, bensì quanto è stato dimostrato da un team di ricerca coordinato da Francesco Greco, professore associato di bioingegneria della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, che ha portato a questa realizzazione utilizzando appunto un semplice pennarello rosso e un raggio laser. Ma come funzione questa trasformazione?
L’Eosina, il segreto dell’inchiostro che si trasforma in grafene
Lo studio, è stato pubblicato sulla rivista scientifica Advanced Science ed è stato realizzato in collaborazione tra la Scuola Sant’Anna, Graz University of Technology, CSGI Center for Colloid and Surface Science, Università degli Studi di Firenze e Istituto Italiano di Tecnologia. Gli esperti spiegano che il passaggio di un raggio laser sull’inchiostro lo trasforma in una forma di carbonio poroso e conduttivo chiamato grafene indotto dal laser. In questo caso, basta l’inchiostro di un pennarello rosso di quelli che vengono usati per scrivere sulle lavagne.
Questo succede perché questo oggetto contiene uno specifico colorante, l’eosina, che ha una struttura chimica simile a quella del grafene e un’alta stabilità alla temperatura. Alla scoperta si è arrivati per caso quando, dopo prove senza successo di scrittura laser su altri materiali che non venivano trasformati in grafene, il raggio non intenzionalmente è passato sopra una scritta fatta con un pennarello rosso ed è apparsa una traccia nera, indicativa della trasformazione.
Il risultato inaspettato: dal pennarello al circuito elettrico
Il primo ad accorgersi delle caratteristiche particolari dell’Eosina è stato Alexander Dallinger, post-doc dell’Institute of Solid State Physics University of Graz. Finora si pensava che questa trasformazione in grafene indotto da laser fosse possibile solo da certi particolari materiali plastici e polimeri, limitandone le applicazioni. Al contrario un inchiostro o una vernice possono essere usati facilmente e ovunque come copertura di altri oggetti.
Una strategia insolita che ha permesso di trasformare l’inchiostro di un pennarello rosso in un circuito elettrico versatile con un approccio innovativo. Trasformare il colore in un circuito è semplice. I primi passi sono stati definire il disegno del circuito elettronico su un computer e tracciare il colore su una superficie. Successivamente una macchina laser ha tracciato sulla superficie colorata il disegno realizzato al computer: sotto l’effetto dell’esposizione al laser il colorante Eosina si è chimicamente trasformato in grafene.
L’innovazione applicabile su qualsiasi superficie
In altre parole questo approccio, chiamato “Paint & Scribe”, integra su qualsiasi superficie un circuito elettrico a base di grafene: si colora un oggetto, ci si passa sopra il laser e si ottiene il circuito. Praticamente anziché montare dei circuiti o sensore su degli oggetti con questa strategia possono essere “scritti” direttamente dove si ritiene opportuno.
Un apporto significativo allo studio è stato dato dal Dipartimento di Chimica Ugo Schiff dell’Università degli Studi di Firenze e dal Center for Colloid ans Surface Science. La loro particolare esperienza nel settore dei colori e della chimica dei pigmenti è stata importante per analizzare la composizione degli inchiostri e individuare i coloranti responsabili della formazione di grafene. Come spiega Francesco Greco, il coordinatore del team dello studio, questa scoperta offre la possibilità di impiego in moltissimi settori quali l’elettronica stampabile, i sensori biomedici, la robotica, l’automazione e i sensori ambientali.
