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  • Os transistores de grafeno extensíveis superam as limitações de outros materiais
    p (Esquerda) Transistor baseado em grafeno padronizado em um substrato PDMS. (Centro) Imagens microscópicas do transistor sofrendo alongamento de até 5%. (Direita) O transistor padronizado em um balão. Crédito da imagem:Lee, et al. © 2011 American Chemical Society

    p (PhysOrg.com) - Quando se trata de fabricar elásticos, eletrônicos transparentes, encontrar um material para fazer transistores tem sido um desafio significativo para os pesquisadores. Eles exploraram uma variedade de materiais semicondutores convencionais, incluindo moléculas, polímeros, e metais, mas esses materiais tendem a ter propriedades ópticas e mecânicas intrinsecamente ruins. Essas desvantagens tornam difícil realizar um transistor que possa manter seu desempenho óptico e elétrico sob alta tensão. Em um novo estudo, pesquisadores fabricaram um elástico, transistor transparente à base de grafeno e descobri que, devido à excelente óptica do grafeno, mecânico, e propriedades elétricas, o transistor supera alguns dos problemas enfrentados pelos transistores feitos de materiais semicondutores convencionais. p Os pesquisadores, liderado por Jeong Ho Cho da Soongsil University em Seul, Coreia do Sul, e Jong-Hyun Ahn da Universidade Sungkyunkwan em Suwon, Coreia do Sul, publicaram seu estudo em uma edição recente da Nano Letras .

    p “Nosso trabalho inclui resultados importantes em comparação com dispositivos extensíveis e transparentes relatados na literatura anterior, ”Ahn disse PhysOrg.com . “Na verdade, é quase impossível fabricar transistores que oferecem elasticidade mecânica e alta transparência óptica em substratos incomuns, como placas de borracha ou balões, usando materiais convencionais. Em particular, Os dispositivos de grafeno têm a vantagem de poderem ser integrados usando processos de impressão em temperatura ambiente, sem vácuo ou etapas de alta temperatura. As capacidades desses sistemas vão muito além dos sistemas convencionais baseados em materiais. ”

    p Para fabricar o transistor, os pesquisadores sintetizaram camadas simples de grafeno e as empilharam camada por camada em folha de cobre. Usando fotolitografia e técnicas de gravação, os pesquisadores padronizaram alguns dos elementos essenciais do transistor, incluindo os eletrodos e o canal semicondutor, no grafeno. Depois de transferir esses componentes para um substrato de borracha extensível, os pesquisadores imprimiram os componentes restantes - isoladores de porta e eletrodos de porta - no dispositivo usando gel de íon elástico.

    p Os pesquisadores descobriram que os transistores baseados em grafeno em substratos de borracha tinham várias características atraentes. Por exemplo, os processos de impressão em baixa temperatura tornaram a técnica de fabricação muito mais simples do que as técnicas que exigem processos em alta temperatura. Também, transistores feitos de materiais semicondutores inorgânicos convencionais não podem ser fabricados em substratos de borracha devido às suas propriedades mecânicas pobres, o que limita seu alcance elástico.

    p Os resultados experimentais dos pesquisadores confirmaram o bom desempenho dos transistores de grafeno. Eles mostraram que os dispositivos podem ser alongados em até 5% para 1, 000 vezes e ainda mantêm suas boas propriedades elétricas. Em um experimento, os pesquisadores fabricaram os transistores de grafeno em um balão de borracha e mediram suas propriedades elétricas ao inflar o balão. Quando esticado em mais de 5%, as propriedades elétricas começaram a se degradar, devido em parte a microfissuras e outros defeitos nos filmes de grafeno.

    p “Faremos um esforço para melhorar a faixa de elasticidade e as propriedades eletrônicas dos dispositivos de grafeno atuais e aplicá-los a vários dispositivos eletrônicos vestíveis e peles sensoriais, ”Ahn disse.

    p Os pesquisadores preveem que os transistores de grafeno podem servir como um componente valioso em futuras aplicações eletrônicas transparentes e extensíveis, oferecendo um desempenho que seria difícil de alcançar usando materiais eletrônicos convencionais. Os aplicativos podem incluir telas giratórias, biossensores conformados que se moldam em uma superfície subjacente, e outros.

    p “A eletrônica extensível pode ser útil para várias aplicações atuais e futuras, como telas vestíveis e dispositivos de comunicação, biossensores conformados e extensíveis (sensores cerebrais, cateteres de balão, etc.), pele sensorial para robótica, e monitores estruturais de saúde e câmeras de globo ocular, ”Ahn disse. “Dispositivos e interconexões extensíveis criariam dobráveis, visores roláveis ​​e vestíveis. Sensores extensíveis podem ser embutidos em luvas e roupas sem volume. Luvas de cirurgião podem monitorar constantemente o pH do sangue e outros níveis químicos. ” p Copyright 2011 PhysOrg.com.
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