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Circuiti elettronici del graphene impermeabile

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Le molecole di acqua distorcono la resistenza elettrica di graphene, ma un gruppo dei ricercatori ha scoperto che quando questo materiale bidimensionale è integrato con il metallo di un circuito, la resistenza di contatto non è alterata da umidità. Ciò che trova contribuirà a sviluppare i nuovi sensori -- l'interfaccia fra i circuiti ed il mondo reale -- con una riduzione dei costi significativa.

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Le molte applicazioni di graphene, di uno strato atomico-sottile degli atomi di carbonio con la conducibilità straordinaria e delle proprietà meccaniche, comprendono la fabbricazione di sensori. Questi trasformano i parametri ambientali nei segnali elettrici che possono essere elaborati e misurati con un computer.

dovuto la loro struttura bidimensionale, a sensori basati graphene sono buona prestazione promessa ed estremamente sensibile a costo di produzione basso durante gli anni futuri.

Per raggiungere questo, il graphene deve stabilire i contatti elettrici efficienti una volta integrato con un circuito elettronico convenzionale. Tali contatti adeguati sono cruciali in tutto il sensore e significativamente colpiscono la sua prestazione.

Ma un problema sorge: il graphene è sensibile ad umidità, alle molecole di acqua nell'aria circostante che sono adsorbite sulla sua superficie. Le molecole di H2O cambiano la resistenza elettrica di questo materiale di carbonio, che introduce un segnale falso nel sensore.

Tuttavia, gli scienziati svedesi hanno trovato che quando le legature del graphene al metallo dei circuiti elettronici, la resistenza di contatto (la parte di una resistenza totale materiale dovuto il contatto imperfetto all'interfaccia) non è colpita da umidità.

«Questo renderà la vita più facile per i progettisti del sensore, poiché non dovranno preoccuparsi per umidità che influenza i contatti, appena l'influenza sul graphene,» spiega Arne Quellmalz, uno studente di PhD all'istituto di tecnologia reale di KTH (Svezia) ed al ricercatore principale della ricerca.

Lo studio, pubblicato nel giornale ACS ha applicato i materiali & le interfacce, è stata effettuata sperimentalmente facendo uso di graphene insieme alla metalizzazione dell'oro e dei substrati della silice nella linea di trasmissione strutture della prova di modello come pure nelle simulazioni su elaboratore.

«Combinando il graphene con l'elettronica convenzionale, potete approfittare delle entrambe proprietà uniche di graphene e del basso costo dei circuiti integrati convenzionali.» dice Quellmalz, «un modo di combinazione delle queste due tecnologie è di disporre il graphene sopra elettronica finita, piuttosto che depositando il metallo sulla cima lo strato del graphene.»

Come componente del progetto europeo di CO2-DETECT, gli autori stanno applicando questo nuovo approccio per creare i primi prototipi ai dei sensori basati graphene. Più specificamente, lo scopo è di misurare l'anidride carbonica (CO2), il gas serra principale, per mezzo di rilevazione ottica della luce di mezzo infrarosso ed ai bassi costi che con altre tecnologie.

Oltre all'istituto di tecnologia reale di KTH, le società SenseAir ab dalla Svezia e l'AMO Gmbh dalla Germania sono similarmente partecipanti al progetto di CO2-DETECT, come è l'istituto catalano di nanotecnologia (CIN) da Barcellona.