Alguns dos pesquisadores por trás da descoberta:Peter Andersson Ersman, SUBIR, Simone Fabiano, LiU, Jan Strandberg e Roman Lassnig, SUBIR. Crédito:Thor Balkhed
Pesquisadores da Linköping University e RISE, Campus Norrköping, mostraram pela primeira vez que é possível imprimir circuitos integrados completos com mais de 100 transistores eletroquímicos orgânicos. O resultado foi publicado em Nature Communications .
“Este é um passo decisivo para uma tecnologia que nasceu na Linköping University há pouco mais de 17 anos. O resultado mostra que estamos novamente na liderança do campo, graças à estreita colaboração entre a pesquisa básica do Laboratório de Eletrônica Orgânica, LOE, e pesquisa aplicada na RISE, "diz Magnus Berggren, professor de eletrônica orgânica e diretor do LOE.
“A vantagem que temos aqui é que não precisamos misturar diferentes métodos de fabricação:tudo é feito por serigrafia, e em relativamente poucas etapas de processamento. A chave é garantir que as diferentes camadas terminem exatamente no lugar certo, "diz Peter Andersson Ersman, pesquisador em eletrônica impressa no instituto de pesquisas RISE.
A impressão de circuitos eletrônicos com uma largura de linha de aproximadamente 100 micrômetros também coloca grandes demandas na tecnologia de impressão, e a pesquisa de eletrônica impressa aqui foi auxiliada pela indústria gráfica. Eles desenvolveram molduras de serigrafia com malhas que podem imprimir linhas extremamente finas. E muitas horas de pesquisa foram necessárias para desenvolver tinta de impressão com as propriedades certas.
Crédito:Thor Balkhed
Muitos fundos diferentes
"A pesquisa recebeu financiamento de muitas fontes diferentes durante os últimos 17 anos, "Magnus Berggren diz.
Isso inclui a Fundação Sueca para Pesquisa Estratégica, Vinnova, e a Fundação Knut e Alice Wallenberg, embora nos últimos anos a UE tenha se envolvido, através do projeto Eureka Eurostars Prolog.
"O primeiro avanço para circuitos impressos usando serigrafia veio no projeto Prolog. Publicamos esses resultados em 2017, "Peter Andersson Ersman diz.
Pelo menos três outros desafios foram enfrentados desde então:reduzir o tamanho do circuito, aumentando a qualidade de modo que a probabilidade de que todos os transistores no circuito funcionem fique o mais próximo possível de 100 por cento, e resolver a integração com os circuitos baseados em silício necessários para processar sinais e se comunicar com os arredores.
Esses circuitos integrados de grande escala, LSI, pode ser usado, por exemplo, para alimentar um display eletrocrômico, ela própria fabricada como eletrônica impressa. Crédito:Thor Balkhed
"Um dos maiores avanços é que conseguimos usar circuitos impressos para criar uma interface com componentes eletrônicos tradicionais à base de silício. Desenvolvemos vários tipos de circuitos impressos baseados em transistores eletroquímicos orgânicos. Um deles é um registrador de deslocamento , que pode formar uma interface e lidar com o contato entre o circuito à base de silício e outros componentes eletrônicos, como sensores e visores. Isso significa que agora podemos usar um chip de silício com menos contatos, que precisa de uma área menor e, dessa forma, é mais barato, "diz Magnus Berggren.
1000 transistores orgânicos em um A4
O desenvolvimento da tinta para imprimir as linhas finas e as melhorias nas molduras de serigrafia contribuíram não apenas para o processo de miniaturização, mas também para alcançar maior qualidade.
"Agora podemos colocar mais de 1000 transistores eletroquímicos orgânicos em um substrato de plástico de tamanho A4, e pode conectá-los de diferentes maneiras para criar diferentes tipos de circuitos integrados impressos, "diz Simone Fabiano, chefe de pesquisa em nanoeletrônica orgânica no Laboratório de Eletrônica Orgânica.
Esses circuitos integrados de grande escala (abreviados como "LSI") podem ser usados, por exemplo, para alimentar um display eletrocrômico, ela própria fabricada como eletrônica impressa, ou outra parte do mundo eletrônico online que a internet das coisas traz.
O material utilizado pelos pesquisadores é o polímero PEDOT:PSS, que é o material mais estudado no mundo no campo da eletrônica orgânica.
"Este material estava disponível comercialmente há 17 anos, e foi pura sorte termos escolhido trabalhar com este material em particular. Agora usamos o mesmo material no circuito integrado e na tela, o que torna possível imprimir com mais eficiência. Desenvolvemos um processo completo para circuitos de impressão aqui na Arena de eletrônicos impressos em Norrköping, "diz Magnus Berggren.
