Scoperta svedese che potrebbe rendere sostenibile l'”Internet delle cose”.

I ricercatori dell'Università di Linköping hanno sviluppato un nuovo metodo per produrre semiconduttori con un impatto ambientale minimo. Si tratta della cosiddetta elettronica organica che sostituisce il silicio come semiconduttore in prodotti come display digitali, accumulatori di energia, celle solari e impianti.

I vantaggi dell'elettronica organica sono che offrono facilità di fabbricazione, elevata flessibilità, peso ridotto e buone proprietà elettriche. Lo svantaggio principale è che la produzione spesso richiede solventi dannosi per l’ambiente e infiammabili.

Tuttavia, i ricercatori di Linköping sono ora riusciti a superare questo problema. Utilizzando una nuova tecnica chiamata “trasferimento di elettroni allo stato fondamentale”, sono stati creati semiconduttori più rispettosi dell’ambiente senza solventi, utilizzando invece acqua e inchiostro conduttivo.

Oggetti connessi

Uno dei maggiori svantaggi dell’elettronica organica in generale è che richiedono solventi sgradevoli che spesso non fanno bene né alla salute né all’ambiente. Recentemente siamo riusciti a sostituire molti materiali con l’etanolo, ma l’etanolo è ancora infiammabile. Ci siamo resi conto che l'acqua era la soluzione migliore e ora abbiamo trovato un modo per creare un polimero lavorabile da acqua e inchiostro, afferma Simone Fabiano, ricercatore di elettronica organica presso l'Università di ambiente e sviluppo di Linköping.

Il grande potenziale per le nuove tecnologie risiede nel cosiddetto “Internet delle cose” o IoT – reti di cose fisiche – come elettrodomestici, veicoli e altro – dotate di sensori, software e altre tecnologie per comunicare e scambiare dati con altri dispositivi e sistemi su Internet.

– Ecco perché stiamo conducendo ricerche su questo argomento. Secondo le stime, entro il 2035 ci saranno diversi trilioni di dispositivi IoT che ci collegheranno a tutto e a tutti. È qui che l'elettronica organica gioca un ruolo importante grazie alla sua facilità di produzione. Ciò non è meno importante a causa della situazione geopolitica in cui i chip di silicio stanno diventando sempre più indisponibili.

Considerata la portata prevista della crescita dell’Internet delle cose, è fondamentale che la produzione avvenga nel modo più rispettoso possibile dell’ambiente.

– Pensa tu stesso all'impatto ambientale derivante dall'utilizzo di trilioni di dispositivi realizzati con solventi nocivi. Non funzionerà. Ma se tutta la produzione fosse basata sull’acqua, il sogno di un’elettronica stampata, pari a trilioni di dispositivi IoT, potrebbe potenzialmente realizzarsi.

Dipende ancora dal petrolio

Sebbene oggi i semiconduttori possano essere prodotti utilizzando acqua e inchiostro come conduttori, resta il fatto che l’inchiostro è a base di petrolio. La speranza è che finalmente si possano realizzare semiconduttori direttamente dall'acqua, dice Simone Fabiano.

– Attualmente ci affidiamo a composti a base di petrolio. Per essere sostenibili al 100% dobbiamo reperire altre materie prime, magari materiali provenienti dalle foreste, dai rifiuti o magari dagli scarti alimentari. Esistono molti composti aromatici che possiamo utilizzare per produrre polimeri. C’è molta strada da fare, ma sarebbe grandioso se fossimo in grado di realizzare piccoli dispositivi elettronici, o anche celle solari, realizzati interamente con risorse sostenibili e ricavati dall’acqua. Sarà una grande svolta.

Ridurre l’uso del silicio nei componenti elettronici potrebbe avere importanti conseguenze sociali, ad esempio sui diritti umani in Cina, dove la produzione di silicio è legata al lavoro forzato. Tuttavia, è impossibile dire esattamente quanto silicio può essere sostituito dall’elettronica organica.

– È una domanda molto difficile e non esiste un numero specifico. Attualmente la maggior parte dei chip di silicio di alta qualità viene prodotta in Asia. Chiaramente, sviluppi positivi nell’elettronica organica e stampata potrebbero riportare parte della produzione elettronica in Europa.

Simone Fabiano e i suoi colleghi di Linköping si stanno attualmente concentrando sulle celle solari, dove la ricerca ha dimostrato che il nuovo inchiostro conduttivo aumenta la stabilità e l'efficienza delle celle solari organiche rispetto ai materiali tradizionali. L'inchiostro è stato utilizzato anche per creare transistor elettrochimici e neuroni artificiali con proprietà simili ai neuroni biologici.

I risultati dei ricercatori di Linkoping sono stati recentemente pubblicati sulla rivista Nature.