Interruptores impresos para circuitos inspirados en el cerebro
Una arquitectura de transistor imprimible utiliza activación redox para modular la corriente en dióxido de vanadio, lo que permite una conmutación de baja potencia para sensores flexibles y hardware neuromórfico emergente.
Científicos del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de Estados Unidos han demostrado cómo se pueden utilizar tintas personalizadas y métodos de impresión avanzados para construir transistores duraderos y de bajo consumo.La investigación destaca cómo la electrónica impresa algún día podrá permitir sensores flexibles, ventanas inteligentes y otras tecnologías que requieran componentes confiables que ahorren energía.
El beneficio de este trabajo es la capacidad de crear interruptores electrónicos que duran miles de ciclos mientras funcionan a voltajes muy bajos.Los dispositivos impresos tradicionales a menudo fallan después de sólo un puñado de usos, pero el equipo de Argonne informa que sus transistores pueden ejecutar más de 6.000 ciclos sin degradarse.Esta durabilidad, combinada con un funcionamiento de bajo consumo de energía, apunta a aplicaciones en áreas donde la eficiencia energética y la confiabilidad son críticas.
Utilizando dióxido de vanadio, un material que puede actuar como conductor y aislante, el equipo creó interruptores que pueden controlar de forma fiable el flujo de corriente.Se aplicó un proceso llamado activación redox para agregar o eliminar electrones con un voltaje pequeño, menor que el de una batería típica.Este método más suave evita dañar el material, lo que permite que los dispositivos duren más.
Los investigadores señalan usos potenciales en sensores flexibles, dispositivos inteligentes de bajo consumo de energía e incluso computación neuromórfica, donde los circuitos imitan la forma en que el cerebro humano procesa la información.En la fabricación, estos componentes impresos podrían reducir los costos y permitir la creación rápida de prototipos, mientras que en las tecnologías de consumo podrían respaldar la electrónica de ahorro de energía para los dispositivos cotidianos.
Los transistores impresos funcionaban a voltajes tan bajos como 0,4 a 0,5 voltios, cambiaban de estado en aproximadamente un segundo y aumentaban el flujo de corriente en un 50 por ciento con un aporte mínimo de energía.Los dispositivos mostraron un rendimiento estable a lo largo de miles de ciclos, con tiempos de respuesta sólidos y la capacidad de personalizarse mediante impresión 3D.Los investigadores utilizaron el Centro de Materiales a Nanoescala y Fuente Avanzada de Fotones de Argonne, junto con la Fuente de Luz Sincrotrón Nacional II de Brookhaven, para refinar las formulaciones de tinta y analizar las estructuras de los dispositivos.
Reflexionando sobre el logro, el químico de Argonne, Wei Chen, dice: "En métodos anteriores, los dispositivos sólo podían funcionar unas pocas veces (a veces sólo 10 ciclos) antes de fallar. Nuestros dispositivos pueden ejecutar miles de ciclos sin problemas".
