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Circuitos electrónicos del graphene de la prenda impermeable

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Las moléculas de agua tuercen la resistencia eléctrica del graphene, pero un equipo de investigadores ha descubierto que cuando este material bidimensional se integra con el metal de un circuito, la resistencia de contacto no es empeorada por la humedad. Esto que encuentra ayudará a desarrollar los nuevos sensores -- el interfaz entre los circuitos y el mundo real -- con una reducción coste significativa.

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Los muchos usos del graphene, de una hoja atómico-fina de los átomos de carbono con conductividad extraordinaria y de propiedades mecánicas, incluyen la fabricación de sensores. Éstos transforman parámetros ambientales en las señales eléctricas que se pueden procesar y medir con un ordenador.

Debido a su estructura bidimensional, los sensores graphene-basados son extremadamente sensibles y prometen buen funcionamiento en el coste de fabricación bajo en los años que vienes.

Para alcanzar esto, el graphene necesita hacer contactos eléctricos eficientes cuando está integrado con un circuito electrónico convencional. Tales contactos apropiados son cruciales en cualquier sensor y afectan perceptiblemente a su funcionamiento.

Pero un problema se presenta: el graphene es sensible a la humedad, a las moléculas de agua en el aire circundante que se fijan por adsorción sobre su superficie. Las moléculas de H2O cambian la resistencia eléctrica de este material de carbono, que introduce una señal falsa en el sensor.

Sin embargo, los científicos suecos han encontrado que cuando los lazos del graphene al metal de circuitos electrónicos, la resistencia de contacto (la parte de una resistencia total material debido al contacto imperfecto en el interfaz) no son afectados por la humedad.

“Esto hará vida más fácil para los diseñadores del sensor, puesto que no tendrán que preocuparse de la humedad que influencia los contactos, apenas la influencia en el graphene,” explica a Arne Quellmalz, estudiante del doctorado en el Instituto de Tecnología real de KTH (Suecia) y el investigador principal de la investigación.

El estudio, publicado en el diario ACS aplicó los materiales y los interfaces, se han realizado experimental usando graphene así como la metalización del oro y substratos de la silicona en la línea de transmisión estructuras de la prueba modelo, así como simulaciones por ordenador.

“Combinando el graphene con electrónica convencional, usted puede aprovecharse ambas las propiedades únicas del graphene y del bajo costo de circuitos integrados convencionales.” dice Quellmalz, “una manera de combinar estas dos tecnologías es poner el graphene encima de electrónica acabada, bastante que depositando el metal en el top la hoja del graphene.”

Como parte del proyecto europeo de CO2-DETECT, los autores están aplicando este nuevo acercamiento para crear los primeros prototipos de sensores graphene-basados. Más concretamente, el propósito es medir el dióxido de carbono (CO2), el gas de efecto invernadero principal, mediante la detección óptica de luz mediados de-infrarroja y en costos más bajos que con otras tecnologías.

Además del Instituto de Tecnología real de KTH, las compañías SenseAir AB de Suecia y el Amo GmbH de Alemania son además participantes en el proyecto de CO2-DETECT, al igual que el instituto catalán de la nanotecnología (ICN) de Barcelona.