p (Phys.org) - A eletrônica baseada em carbono está sendo amplamente explorada devido às suas atraentes propriedades elétricas e mecânicas, mas sintetizá-los em grandes quantidades a baixo custo ainda é um desafio. p Agora em um novo estudo, pesquisadores desenvolveram um novo método para sintetizar dispositivos eletrônicos totalmente integrados de carbono, incluindo transistores, eletrodos, interconexões, e sensores, em uma única etapa, simplificando muito a sua formação. Os dispositivos eletrônicos baratos podem ser fixados em uma ampla variedade de superfícies, incluindo plantas, insetos, papel, roupas, e pele humana.

p Os pesquisadores, Kyongsoo Lee, et al., no Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan (UNIST) na cidade metropolitana de Ulsan, Coreia do Sul, e o Instituto de Pesquisa de Eletrotecnologia da Coréia em Changwon, Coreia do Sul, publicaram um artigo sobre o novo método de síntese em uma edição recente da Nano Letras .

p A nova abordagem tira proveito das geometrias atômicas exclusivas do carbono para sintetizar matrizes inteiras de dispositivos eletrônicos, especificamente transistores de nanotubos de carbono, sensores de nanotubos de carbono, e eletrodos de grafite.

p "Nossos dispositivos totalmente de carbono (transistores e sensores) são compostos de (i) nanotubos de carbono (como canais) e (ii) grafite (como eletrodos), "co-autor Jang-Ung Park, Professor Assistente da UNIST, contado Phys.org . "A parte do canal requer materiais semicondutores cuja resistência pode ser controlada com sensibilidade por polarização externa. A parte do eletrodo precisa de materiais metálicos cuja resistência é muito pequena com a mudança insignificante por polarização externa."

p Como Park explicou, as diferentes propriedades dos nanotubos e da grafite são devidas às suas diferentes estruturas de ligação.

p "Tanto os nanotubos de carbono quanto a grafite são de carbono, "disse ele." Dependendo da estrutura de ligação do carbono, os nanotubos de carbono podem exibir propriedades semicondutoras e o grafite pode exibir propriedades metálicas. Projetamos vários catalisadores para sintetizar os nanotubos de carbono e grafite localmente com as estruturas desejadas de dispositivos eletrônicos. Desta maneira, os dispositivos totalmente em carbono podem ser sintetizados. "

p Os dispositivos resultantes demonstram bom desempenho, com os transistores operando com uma alta relação liga-desliga superior a 10 ³ . Para demonstrar a flexibilidade dos dispositivos, os pesquisadores transferiram os sensores diretamente para a superfície curva de uma fibra óptica com um raio de 100 µm, onde os sensores continuaram a operar normalmente.

p Os dispositivos eletrônicos também podem ser integrados em várias superfícies por meio de forças de van der Waals. Por exemplo, depois de molhar os transistores e sensores, os pesquisadores mostraram que eles podem ser fixados à folha de um bambu vivo e à epiderme de um besouro-veado vivo. Os pesquisadores também demonstraram que os sensores podem ser colocados nas superfícies de uma unha, uma máscara particulada, uma manga protetora de braço, fita adesiva, e jornal.

p A ampla aplicação de eletrônicos totalmente em carbono em ambientes externos pode ser útil por uma série de razões. Aqui, os pesquisadores mostram que os sensores podem detectar níveis muito baixos de vapor de DMMP, que é usado para a produção de agentes nervosos, como soma e sarin. Os sensores também podem ser usados ​​para monitorar as condições ambientais, incluindo temperatura, umidade, poluição, e infecções. Tudo isso pode ser feito sem uma fonte de alimentação on-board.

p “Integramos antenas com nossos dispositivos, "Park disse." Assim, o transporte sem fio de energia e sinais de detecção era possível sem bateria. "

p Devido à sua boa adesão às superfícies não planas de biomateriais, a eletrônica totalmente em carbono tem potencial para uso como dispositivos bioimplantáveis, também. Os pesquisadores planejam explorar ainda mais as aplicações potenciais no futuro.

p "Nesse artigo, acabamos de demonstrar a detecção do gás nervoso usando os dispositivos biocompatíveis, "Park disse." Como nossa pesquisa futura, iremos desenvolver vários sistemas de detecção, incluindo diabetes, poluição e radioatividade, usando os dispositivos eletrônicos vestíveis. " p © 2014 Phys.org