I chip biodegradabili di “legno” sono sorprendentemente performanti

Dispositivi a base di nanocellulosa funzionano bene come quelli degli smartphone.

[24 luglio 2015]

Biochip

Secondo lo studio “High-performance green flexible electronics based on biodegradable cellulose nanofibril paper”, pubblicato su Nature Communications da un team di ricarcatori cinesi e statunitensi,  i nuovi chip biodegradabili realizzati con carta nanocellulosa, un materiale trasparente derivato dal legno, «Potrebbero aiutare a risolvere il problema mondiale del rapido accumulo di scarti elettronici, alcuni dei quali contengono materiali potenzialmente tossici». Inoltre la carta nanocellulosa «costituisce un’alternativa attraente alla plastica come superficie per componenti elettroniche flessibili». Questi chip possono essere scomposti da un comune fungo.

La MIT Technology Review ricorda che «Nella convenzionale produzione di chip, componenti elettroniche quali i transistor vengono realizzate sulla superficie di un wafer rigido composto da un materiale semiconduttore come il silicio. Alcuni ricercatori dell’Università del Wisconsin, guidati da Zhenqiang (Jack) Ma, un professore di ingegneria elettrica ed informatica, hanno realizzato componenti elettroniche ricorrendo a un processo simile ma intervenendo con un timbro in gomma per sollevarle dal wafer e trasferirle sulla nuova superficie in nanocellulosa. Senza alcun sacrificio nelle prestazioni, l’operazione ha permesso di ridurre la quantità di materiale semiconduttore utilizzato per un fattore fino a 5.000 volte».

Recentemente, Ma e il suo team hanno dimostrato u in due occasioni che »la nanocellulosa può servire da strato di supporto per circuiti a radiofrequenza con le stesse prestazioni di quelli comunemente montati in smartphone e tablet».

Ma sottolinea che «Gran parte dei materiali semiconduttori in uso negli odierni chip costituisce lo strato di supporto, mentre le componenti elettroniche rappresentano una frazione assai inferiore. Questo è uno spreco che costa caro, e nel caso di alcuni materiali può portare a pericolose forme di inquinamento una volta gettato il dispositivo».

La nanocellulosa, che viene prodotta frantumando fibre di legno al livello della nanoscala, può rappresentare un valido materiale di supporto per una varietà di dispositivi elettronici, comprese le celle solari. Ma gli ultimi test sono i primi a mostrare proprietà che rendono possibile l’impiego della nanocellulosa anche in circuiti a radiofrequenza dalle prestazioni elevate.

Ma sostiene che «Chip come quelli realizzati dal mio team sono già pronti per la commercializzazione».  Però pensa che «Prima che l’industria dei semiconduttori decida di passare dalle sue attuali pratiche alla produzione di chip in legno, serviranno probabilmente maggiori pressioni sul fronte ecologico o un incremento nel prezzo di rari materiali semiconduttori, come ad esempio il gallio».

L’idea originaria del metodo utilizzato dal team di  Ma per trasferire piccole quantità di materiale semiconduttore da un grande wafer alla superficie in nanocellulosa era venuta a John Rogers, che insegna scienza dei materiali all’università dell’Illinois, che  è convinto che «Tecniche per produrre dispositivi come quelli di Ma e dei suoi colleghi si stanno diffondendo sempre più nell’industria elettronica».

L’esercito statunitense è molto interessato nell’elettronica “transitoria”, dato che degradandosi dei dispositivi elettronici importanti non possano finire nelle mani sbagliate. Ma l’aspetto più importante della recente dimostrazione di Ma è però il beneficio ambientale. Rogers  conclude: «Dispositivi di ogni forma e dimensione in grado di comunicare senza fili si stanno diffondendo rapidamente, e questo trend non da alcun cenno di rallentamento. Cosa ne è dei rifiuti tecnologici? Credo sia una domanda particolarmente lecita da porre».