Un team di ricercatori delle università di Linköping e Lund, in Svezia, ha dimostrato che è possibile realizzare elettrodi a partire da plastiche conduttive utilizzando esclusivamente luce visibile, senza ricorrere a sostanze chimiche pericolose o a radiazioni UV. La scoperta apre scenari interessanti sia per l’elettronica del futuro sia per nuove tecnologie di sensori medicali.
“Credo che questa sia una vera svolta. È un modo alternativo di creare elettronica, più semplice e che non richiede apparecchiature costose“, spiega Xenofon Strakosas, professore associato presso il Laboratory of Organic Electronics (LOE) dell’Università di Linköping.
Cosa sono le plastiche conduttive e perché sono importanti
Il lavoro del LOE si concentra sulle plastiche conduttive, note anche come polimeri coniugati. Si tratta di materiali che combinano le proprietà elettriche tipiche di metalli e semiconduttori con i vantaggi delle plastiche: leggerezza, flessibilità e facilità di lavorazione.
Dal punto di vista chimico, i polimeri sono costituiti da lunghe catene di unità più piccole chiamate monomeri e il processo che unisce questi monomeri, detto polimerizzazione, richiede solitamente reagenti chimici aggressivi o tossici. Questo rappresenta un grosso limite sia per la produzione su larga scala sia per l’uso in ambito medico.
Polimerizzazione senza chimica pericolosa grazie alla luce visibile
I ricercatori del Campus di Norrköping, insieme a colleghi di Lund e del New Jersey, hanno sviluppato un metodo innovativo che permette la polimerizzazione usando solo luce visibile; il segreto sta in monomeri appositamente progettati, solubili in acqua e attivabili direttamente dalla luce.
In questo modo, la realizzazione degli elettrodi non richiede:
- sostanze chimiche tossiche
- radiazioni ultraviolette
- ulteriori processi di post-trattamento
“Possiamo creare elettrodi su superfici molto diverse, come vetro, tessuti e persino sulla pelle“, sottolinea Strakosas. «Questo amplia enormemente il numero di applicazioni possibili».
Elettrodi “disegnati” direttamente con la luce
Il procedimento è relativamente semplice: una soluzione contenente i monomeri viene applicata sulla superficie desiderata. Utilizzando un laser o un’altra sorgente luminosa, è possibile “disegnare” direttamente gli elettrodi con pattern molto precisi. La parte di materiale non polimerizzata viene poi risciacquata, lasciando solo gli elettrodi funzionali.
Secondo Tobias Abrahamsson, ricercatore del LOE e primo autore dello studio pubblicato su Angewandte Chemie, il vero punto di forza sta nelle proprietà elettriche del materiale: “Questi polimeri possono trasportare sia elettroni sia ioni, comunicando con il corpo in modo naturale. Inoltre, la loro chimica delicata è ben tollerata dai tessuti: una combinazione fondamentale per le applicazioni mediche“.
Migliori EEG e possibili applicazioni future
Per testare la tecnologia, i ricercatori hanno creato elettrodi direttamente sulla pelle di topi anestetizzati, utilizzandoli per registrare l’attività cerebrale e i risultati mostrano una qualità nettamente superiore nella rilevazione delle onde cerebrali a bassa frequenza rispetto ai tradizionali elettrodi EEG in metallo.
Le prospettive future sono ampie:
- sensori integrati direttamente negli indumenti
- dispositivi medici più confortevoli e biocompatibili
- produzione su larga scala di circuiti di elettronica organica, senza solventi pericolosi
«Dal momento che il metodo funziona su moltissime superfici, le applicazioni non si limitano alla medicina», conclude Abrahamsson. «Potrebbe cambiare anche il modo in cui produciamo l’elettronica del futuro».
