Un tocco di elettronica

Niko Münzenrieder immerge un foglio di un Ficus'in acqua, in cui galleggiano pezzi di una membrana metallica lucida. Usando una pinzetta, fa scivolare con attenzione uno di questi pezzi sulla foglia della pianta d'appartamento. Infine, la solleva e la pellicola aderisce alla superficie della foglia come se fosse modellata su di essa. Il ricercatore post-dottorato dimostra così le speciali proprietà del componente elettronico che ha contribuito a sviluppare sotto forma di membrana sottilissima. "Questi nuovi transistor a film sottile aderiscono a un'ampia varietà di superfici e si adattano perfettamente ad esse", spiega il fisico.

Nel laboratorio di elettronica del professore Gerhard Tr?ster, gli scienziati ricercano da tempo componenti elettronici flessibili come transistor o sensori. L'obiettivo è quello di intrecciare tali componenti in tessuti o applicarli alla pelle per rendere gli oggetti "intelligenti" o per sviluppare sensori confortevoli e non invadenti per il monitoraggio di varie funzioni corporee.

Coccoloso ma funzionale

Con i loro dispositivi a film sottile, i ricercatori hanno fatto un grande passo avanti verso questo obiettivo. Il loro lavoro è stato appena pubblicato sulla rivista scientifica "Nature Communications". Con la loro nuova tecnologia a film sottile, hanno prodotto un'elettronica estremamente flessibile e funzionale.

Nel giro di un anno, Münzenrieder e Giovanni Salvatore hanno sviluppato un processo che ha reso possibile la produzione di questi componenti a film sottile. La membrana è costituita da parylene, una plastica che i ricercatori hanno depositato a vapore in strati su un disco di silicio convenzionale da 2 pollici. Il film di parilene è spesso non più di un millesimo di millimetro, 50 volte più sottile di un capello. In seguito, hanno utilizzato metodi standardizzati per costruire transistor e sensori con materiali semiconduttori come l'ossido di indio-gallio-zinco e materiali conduttori come l'oro. I ricercatori hanno poi staccato la pellicola di parylene con i componenti elettronici dal disco di silicio.

Il componente elettronico così realizzato è estremamente flessibile, adattabile e, a seconda della scelta dei materiali per i transistor, trasparente. I ricercatori hanno confermato il raggio di curvatura di 50 micrometri determinato teoricamente in esperimenti in cui hanno posizionato la membrana elettronica su un capello umano e hanno osservato che la membrana si adattava con precisione intorno ad esso. I transistor applicati alla pellicola, che sono meno flessibili del materiale del substrato a causa della loro costruzione in materiali ceramici, hanno funzionato perfettamente nonostante questa forte flessione.

Una lente a contatto intelligente misura la pressione oculare

Münzenrieder e Salvatore vedono una possibile applicazione della loro elettronica flessibile nelle lenti a contatto "intelligenti", ad esempio. Per i primi test, i ricercatori hanno applicato i loro transistor a film sottile combinati con estensimetri a lenti a contatto disponibili in commercio. Le hanno posizionate su un occhio artificiale e hanno verificato se la membrana e, soprattutto, l'elettronica potevano resistere al raggio di curvatura dell'occhio e continuare a funzionare. I test hanno dimostrato che queste lenti a contatto intelligenti sono funzionali e possono essere utilizzate per misurare la pressione intraoculare. La pressione intraoculare è un importante fattore di rischio per lo sviluppo del glaucoma.

Tuttavia, i ricercatori devono ancora superare alcuni ostacoli tecnici prima di poter considerare una soluzione commercialmente valida. Ad esempio, la struttura dell'elettronica della lente a contatto deve essere ottimizzata per tenere conto degli effetti dell'ambiente acquoso dell'occhio. Inoltre, i sensori e i transistor richiedono energia, anche se molto poca. Tuttavia, questa deve essere fornita dall'esterno. "In laboratorio, al microscopio, la pellicola può essere facilmente collegata all'alimentazione, ma per un'unità da applicare all'occhio è necessario trovare una soluzione diversa", sottolinea Münzenrieder.

Il laboratorio del professore Tr?ster si è già fatto notare più volte in passato con idee insolite per l'elettronica indossabile. Ad esempio, i ricercatori hanno Tessuti con componenti elettronici intrecciati o le funzioni del corpo della stella svizzera del salto con gli sci Simon Ammann monitorato con sensori durante i suoi salti.