Si aprono nuovi scenari per l’elettronica, con circuiti che in modo semplice possono essere disegnati su ogni tipo di superficie, da un foglio di carta a una tazzina di caffè. A inaugurare questa nuova pagina è il primo circuito elettrico disegnato utilizzando un pennarello rosso con un inchiostro a base di grafene e un raggio laser. Il risultato, pubblicato sulla rivista Advanced Science, è nato dalla collaborazione tra Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, Università tecnologica di Graz, Csgi (Center for Colloid and Surface Science), Università di Firenze e Istituto Italiano di Tecnologia.

“Il passaggio di un raggio laser sull’inchiostro lo trasforma in una forma di carbonio poroso e conduttivo che viene chiamato ‘grafene indotto dal laser’ o Lig (Laser Induced Graphene)” dice il coordinatore della ricerca Francesco Greco, della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa. “Finora – prosegue - si credeva che fosse possibile ottenere questo Lig solo da certi particolari materiali plastici e polimeri, e questo era un po’ limitante in termini di applicazioni. Un inchiostro o una vernice invece hanno la caratteristica di poter essere usati facilmente e ovunque, come copertura di altri oggetti. Rappresentano inoltre una alternativa economicamente vantaggiosa”.

Nella ricerca, condotta nell’ambito del progetto europeo 5DNanoprinting, un normale pennarello rosso è stato modificato con il colorante chiamato eosina, che ha una struttura chimica simile a quella del grafene.  

Il primo ad accorgersi delle caratteristiche dell’eosina è stato Alexander Dallinger dell’Università di Graz, osservandone il comportamento quando viene colpita da un laser.  “Stavo provando la scrittura laser su altri materiali, senza successo: nessuno veniva trasformato in grafene conduttivo”, racconta Dallinger. “Su uno dei campioni avevo scritto con un pennarello rosso il suo nome per riconoscerlo. Per errore (o per fortuna?) il raggio laser è passato sopra la scritta: proprio in quel punto ho visto apparire una traccia nera, indicativa della trasformazione in grafene. Incuriosito, l’ho subito analizzata: la traccia era conduttiva e si trattava proprio di grafene”. Dalle innumerevoli domande scaturite da quell’osservazione ha preso il via lo studio.

Dopo avere definito il disegno del circuito elettronico su un computer e tracciato il colore su una superficie a scelta, il laser ha tracciato il disegno sulla superficie colorata, trasformando l’eosina in grafene. “Questo approccio, denominato ‘Paint & Scribe’ integra su qualsiasi superficie un circuito elettrico a base di grafene, indotto da un laser: si colora un oggetto, poi ci si passa sopra il laser e si ottiene un circuito. È un sistema innovativo considerando che, finora, i circuiti elettrici a base di grafene venivano ottenuti solo su precursori polimerici”, osserva Greco.

Tra le possibili applicazioni l’elettronica stampabile, i sensori biomedici, la robotica, l’automazione, i sensori ambientali. “Ci stiamo già occupando di alcune di queste applicazioni. Inoltre - conclude Greco - abbiamo iniziato lo studio di altri coloranti derivati da materiali naturali, nell’ottica di realizzare elettronica green”.

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