Un approccio smart e green, ma soprattutto insolito e davvero curioso, ha portato a trasformare l’inchiostro di un pennarello rosso in un circuito elettrico versatile, a base di grafene. Materiali semplici e sostenibili che potranno essere utilizzati per generare applicazioni innovative per l’elettronica stampabile, i sensori biomedici, la robotica, l’automazione, i sensori ambientali.
A firmare il lavoro – frutto (anche) di ingegno, creatività, ma anche quella che potremmo chiamare serendipity – è un gruppo coordinato da Francesco Greco, professore associato di bioingegneria della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa di cui fanno parte studiosi della Graz University of Technology, del CSGI – Center for Colloid and Surface Science, dell’Università degli Studi di Firenze e dell’Istituto Italiano di Tecnologia, come si legge su ‘Advanced Science’.
Gli ‘ingredienti’ che non ti aspetti
Ma come funziona questa strategia alternativa? “Il passaggio di un raggio laser sull’inchiostro – spiega Greco – lo trasforma in una forma di carbonio poroso e conduttivo che viene chiamato grafene indotto dal laser. Finora si credeva che fosse possibile ottenerlo solo da certi particolari materiali plastici e polimeri, e questo era un po’ limitante in termini di applicazioni. Un inchiostro o una vernice invece hanno la caratteristica di poter essere usati facilmente e ovunque, come copertura di altri oggetti”. Oltretutto a costi contenuti.
Uno strano colorante e la serendipity
Il pennarello contiene uno specifico colorante, chiamato Eosina, che ha una struttura chimica simile a quella del grafene e ha un’alta stabilità alla temperatura.
Ad accorgersi delle caratteristiche particolari del colorante è stato Alexander Dallinger, post-doc presso l’Institute of Solid State Physics (University of Graz), osservando lo strano comportamento degli inchiostri quando irraggiati da un laser.
“La scoperta iniziale è avvenuta in maniera fortuita – racconta Alexander Dallinger – Stavo provando la scrittura laser su altri materiali, senza successo: nessuno veniva trasformato in grafene conduttivo. Su uno dei campioni avevo scritto con un pennarello rosso il suo nome per riconoscerlo. Per errore (o per fortuna?) il raggio laser è passato sopra la scritta: proprio in quel punto ho visto apparire una traccia nera, indicativa della trasformazione in grafene. Incuriosito, l’ho subito analizzata: la traccia era conduttiva e si trattava proprio di grafene! Da lì sono nate numerose domande: di cosa è fatto l’inchiostro di quel pennarello? Perché funziona e altri no? Quale è l’ingrediente segreto?”.
Come si arriva al circuito elettrico
Il team ha disegnato il circuito su un computer, riportandolo con il colore su una superficie. Una macchina laser ha poi tracciato sulla superficie colorata il disegno realizzato al computer: così il colorante si è trasformato in grafene, ovvero in un materiale conduttivo.
“Questo approccio integra su qualsiasi superficie un circuito elettrico a base di grafene, indotto da un laser: si colora un oggetto, poi ci si passa sopra il laser e si ottiene un circuito. È un sistema innovativo considerando che, finora, i circuiti elettrici a base di grafene venivano ottenuti solo su precursori polimerici”, segnala Francesco Greco.
Insomma, “anziché montare dei circuiti o sensori sugli oggetti, possiamo pensare di ‘scriverli’ direttamente dove serve. Questo potrà dare l’impulso ad applicazioni in moltissimi settori: l’elettronica stampabile, i sensori biomedici, la robotica, l’automazione, i sensori ambientali. Ci stiamo già occupando di alcune di queste applicazioni”, conclude lo scienziato della Sant’Anna di Pisa.
