Platform baru untuk desain elektronik tercetak yang terkontrol dengan material 2D - Para ilmuwan telah menunjukkan bagaimana listrik diangkut dalam bahan cetak 2D, membuka jalan bagi desain perangkat fleksibel untuk perawatan kesehatan dan seterusnya.
Sebuah studi, yang diterbitkan hari ini di Nature Electronics , dipimpin oleh Imperial College London dan peneliti Politecnico di Torino mengungkapkan mekanisme fisik yang bertanggung jawab untuk pengangkutan listrik dalam bahan cetak dua dimensi (2D).
Pekerjaan ini mengidentifikasi properti apa dari film material 2D yang perlu diubah untuk membuat perangkat elektronik sesuai pesanan, memungkinkan desain rasional kelas baru elektronik cetak dan fleksibel berperforma tinggi.
Chip silikon adalah komponen yang menggerakkan sebagian besar elektronik kami, mulai dari pelacak kebugaran hingga ponsel cerdas. Namun, sifatnya yang kaku membatasi penggunaannya dalam elektronik fleksibel. Terbuat dari lapisan setebal satu atom, bahan 2D dapat didispersikan dalam larutan dan diformulasikan menjadi tinta yang dapat dicetak, menghasilkan film ultra-tipis yang sangat fleksibel, semi-transparan, dan dengan sifat elektronik baru.
Ini membuka kemungkinan perangkat jenis baru, seperti yang dapat diintegrasikan ke dalam bahan yang fleksibel dan elastis, seperti pakaian, kertas, atau bahkan tisu ke dalam tubuh manusia.
Sebelumnya, para peneliti telah membangun beberapa perangkat elektronik fleksibel dari tinta bahan cetak 2D, tetapi ini adalah komponen 'bukti konsep' satu kali, yang dibuat untuk menunjukkan bagaimana satu properti tertentu, seperti mobilitas elektron tinggi, deteksi cahaya, atau pengisian daya penyimpanan dapat terwujud.
Namun, tanpa mengetahui parameter mana yang harus dikontrol untuk merancang perangkat bahan cetak 2D, penggunaannya secara luas menjadi terbatas. Sekarang, tim peneliti internasional telah mempelajari bagaimana muatan elektronik diangkut dalam beberapa film bahan 2D yang dicetak dengan inkjet, menunjukkan bagaimana muatan elektronik dikendalikan oleh perubahan suhu, medan magnet, dan medan listrik.
Tim menyelidiki tiga jenis tipikal bahan 2D: graphene ('semimetal' yang dibangun dari satu lapisan atom karbon), molibdenum disulfida (atau MoS 2 , sebuah 'semikonduktor') dan titanium karbida MXene (atau Ti 3 C 2 , a logam) dan memetakan bagaimana perilaku transportasi muatan listrik berubah di bawah kondisi yang berbeda ini.
Peneliti utama Dr Felice Torrisi, dari Departemen Kimia di Imperial, mengatakan: "Hasil kami memiliki dampak besar pada cara kami memahami transportasi melalui jaringan bahan dua dimensi, memungkinkan tidak hanya desain dan rekayasa terkontrol elektronik cetak masa depan. berdasarkan bahan 2D, tetapi juga jenis baru dari perangkat elektronik fleksibel.
"Misalnya, pekerjaan kami membuka jalan ke perangkat wearable andal yang cocok untuk aplikasi biomedis, seperti pemantauan jarak jauh pasien, atau perangkat bio-implan untuk pemantauan jangka panjang penyakit degeneratif atau proses penyembuhan."
Perangkat masa depan ini suatu hari nanti bisa menggantikan prosedur invasif, seperti menanamkan elektroda otak untuk memantau kondisi degeneratif yang mempengaruhi sistem saraf. Elektroda hanya dapat ditanamkan secara sementara, dan tidak nyaman bagi pasien, sedangkan perangkat fleksibel yang terbuat dari bahan 2D biokompatibel dapat diintegrasikan dengan otak dan memberikan pemantauan konstan.
Aplikasi perawatan kesehatan potensial lainnya termasuk perangkat yang dapat dikenakan untuk memantau perawatan kesehatan perangkat seperti jam tangan kebugaran, tetapi lebih terintegrasi dengan tubuh, menyediakan data yang cukup akurat untuk memungkinkan dokter memantau pasien tanpa membawa mereka ke rumah sakit untuk tes.
Hubungan yang ditemukan tim antara jenis material 2D dan kontrol pada transportasi muatan listrik akan membantu peneliti lain merancang perangkat material 2D yang dicetak dan fleksibel dengan sifat yang mereka inginkan, berdasarkan pada bagaimana mereka membutuhkan muatan listrik untuk bertindak.
Mereka juga dapat mengungkapkan bagaimana merancang jenis komponen listrik yang sama sekali baru yang tidak mungkin menggunakan chip silikon, seperti komponen transparan atau yang memodifikasi dan mentransmisikan cahaya dengan cara baru.
Rekan penulis Profesor Renato Gonnelli, dari Politecnico di Torino, Italia, mengatakan: "Pemahaman mendasar tentang bagaimana elektron diangkut melalui jaringan bahan 2D mendasari cara kami memproduksi komponen elektronik cetak. Dengan mengidentifikasi mekanisme yang bertanggung jawab untuk transportasi elektronik semacam itu. , kami akan dapat mencapai desain optimal dari elektronik cetak berperforma tinggi."
Rekan penulis pertama Adrees Arbab, dari Cambridge Graphene Center dan Departemen Kimia di Imperial, mengatakan: "Selain itu, penelitian kami dapat melepaskan perangkat elektronik dan optoelektronik baru yang mengeksploitasi sifat inovatif graphene dan bahan 2D lainnya, seperti luar biasa mobilitas tinggi, transparansi optik, dan kekuatan mekanik."
Demikianlah artikel tentang Platform baru untuk desain elektronik tercetak yang terkontrol dengan material 2D, semoga bermanfaat.
