Alcuni dei pezzi più deliziosi dei film di Harry Potter riguardano la prima pagina del Daily Prophet, il giornale magico con fotografie che si muovono come gif.
"In Harry Potter, questa è magia", afferma Jonathan Coleman, scienziato dei materiali al Trinity College di Dublino. "Ma per noi, questa è la tecnologia."
Coleman e il suo team hanno creato i primi transistor stampati realizzati interamente con nanomateriali 2D. In altre parole, hanno realizzato componenti elettronici totalmente piatti che possono essere stampati in modo estremamente economico. Questi componenti elettronici stampati potrebbero avere qualsiasi numero di usi. Ad esempio, potrebbero essere utilizzati per sostituire le etichette dei prezzi tradizionali in un supermercato. Invece di avere un dipendente con una pistola per etichette in giro a cambiare i prezzi, le etichette elettroniche potrebbero aggiornarsi automaticamente. Potrebbero creare passaporti che si rinnovano o bottiglie di vino che ti dicono quando vengono conservati a una temperatura troppo calda. Come nello scenario di Harry Potter, potrebbero essere usati per realizzare giornali, poster e giacche di libri in movimento.
Coleman vede questa tecnologia fondersi con l'Internet of Things per collegare anche gli oggetti più ordinari. Il tuo cartone di latte potrebbe ora avere una connessione Internet attraverso la sua etichetta, parlando direttamente al tuo smartphone per dirti quando ha iniziato a esaurirsi o andare male. La finestra della tua camera da letto potrebbe offrire continui aggiornamenti meteorologici.
"Se riesci a stampare l'elettronica in modo economico, puoi immaginare cose quasi inimmaginabili", afferma Coleman.
L'elettronica stampata esiste in qualche forma da circa 30 anni. Il vantaggio che questi nuovi transistor hanno sui vecchi componenti elettronici stampati ha a che fare con i loro materiali da costruzione. Mentre la maggior parte dei componenti elettronici stampati sono realizzati con polimeri, questa nuova invenzione è realizzata in grafene. Il grafene, un nanomateriale molto animato, è un reticolo a nido d'ape bidimensionale di carbonio spesso solo un atomo. È forte, leggero e un ottimo conduttore, inoltre - e forse soprattutto - è economico.
"È fatto di grafite e grafite è solo qualcosa che è stato scavato da terra", dice Coleman.
Oltre ad essere più economico, la nuova elettronica stampata in 2D sarà di qualità molto migliore rispetto alle versioni attuali, afferma Coleman. I tipi esistenti hanno una serie di limitazioni prestazionali legate alla stabilità e alla conversione di energia.
I transistor sono stati stampati utilizzando nanoschede di grafene come elettrodi, con diselenide di tungsteno e nitruro di boro (altri due nanomateriali) come le altre parti del transistor. I nanomateriali sono prodotti in liquido, un metodo sviluppato da Coleman. I nanosheet risultanti sono piatti e (relativamente) larghi e possono essere conduttori, isolanti o semiconduttori a seconda del materiale.
La ricerca è stata pubblicata questo mese sulla rivista Science .
Coleman stima che potrebbero passare circa un decennio prima che i prodotti che incorporano questa tecnologia siano abbastanza buoni da arrivare sul mercato. Questa è una linea temporale relativamente breve, dice, perché c'è così tanto interesse globale nei nanomateriali come il grafene, e quindi così tanti scienziati che lavorano per ottimizzare prodotti come questi. La sua ricerca fa parte del Graphene Flagship, un'iniziativa finanziata dall'UE da miliardi di euro per promuovere ulteriormente le innovazioni di grafene con potenziali usi per il pubblico.
"È a breve distanza", dice. "Sappiamo cosa deve essere fatto, è solo una questione di farlo e il denaro è a posto."
L'elettronica stampata in 2D è solo un potenziale utilizzo di nanomateriali come il grafene. Altri usi sotto inchiesta includono batterie a ricarica estremamente rapida, spugne per pulire le fuoriuscite di petrolio e pannelli solari che funzionano anche sotto la pioggia.
"I nanomateriali hanno tutta una serie di meravigliose proprietà, che credo fermamente cambieranno il mondo permettendoci di rendere le cose e le applicazioni migliori, più veloci ed economiche", afferma Coleman. "Abbiamo una rivoluzione tecnologica in arrivo, di cui stiamo iniziando a vedere i primi frutti, e penso che vedremo cose incredibili nel prossimo decennio o giù di lì."
