La tecnologia dei nanofili di Glasgow è invulnerabile alle interferenze del segnale / Glasgow nanowire tech invulnerable to signal interference

La tecnologia dei nanofili di Glasgow è invulnerabile alle interferenze del segnale / Glasgow nanowire tech invulnerable to signal interference

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

I ricercatori hanno utilizzato la tecnica i-DEP per creare un modello "UOG" sul substrato polimerico  / The researchers used the i-DEP technique to create a 'UOG' pattern on the polymer substrate

I ricercatori hanno utilizzato una nuova tecnica di fabbricazione di nanofili per produrre componenti elettronici flessibili praticamente immuni alle interferenze elettromagnetiche.

Sviluppato presso l'Università di Glasgow, il metodo prevede l'imprinting di nanofili ultrasottili su substrati polimerici flessibili e trasparenti. Un processo chiamato dielettroforesi interfacciale (i-DEP) utilizza campi elettrici per disporre i materiali su scala nanometrica con elevata precisione, consentendo la creazione di modelli precisi. 

Il gruppo di Glasgow ha utilizzato i-DEP per creare  delle fessure nella rete di nanofili che fungono da condensatori. Questo riduce la capacità dei segnali esterni di influenzare l'elettronica interna, creando quella che i ricercatori chiamano una "rete interconnessa capacitivamente".

Segue una fase di elaborazione laser, in cui impulsi ultraveloci di luce al picosecondo legano le giunzioni tra i nanofili per consentire interconnessioni elettriche. Il processo rimuove anche il rivestimento isolante dei nanofili, aumentando la trasparenza ottica fino al 10% e riducendo la resistenza elettrica di un fattore 46.

I prototipi risultanti hanno mostrato un'estrema resilienza alle interferenze elettroniche, raggiungendo un'efficacia di schermatura di oltre 35 decibel nella banda di frequenza da 2,2 a 6 GHz. Ciò ha permesso all'elettronica flessibile di bloccare oltre il 99,97% della radiazione elettromagnetica incidente, mantenendo al contempo l'83% di trasparenza ottica. Il lavoro è pubblicato su ACS Nano .

"Le prestazioni di schermatura dalle interferenze elettromagnetiche dei materiali che abbiamo creato utilizzando questa tecnica migliorano per la prima volta di oltre mille volte le prestazioni dei nanofili non allineati", ha affermato l'autore corrispondente, il professor Hadi Heidari, che dirige il Microelectronics Lab (meLAB) di Glasgow.

"Tale miglioramento potrebbe consentire la creazione di un'ampia gamma di futuri dispositivi flessibili ed impiantabili."

Secondo i ricercatori, la nuova tecnica fornisce anche una soluzione per le principali sfide produttive. A differenza della fabbricazione convenzionale in camera bianca, il loro approccio può produrre materiali più grandi, con l'articolo che descrive la produzione di dispositivi di 40 cm x 80 cm. Si sostiene che questa tecnica potrebbe essere facilmente estesa ulteriormente in futuro, con applicazioni in dispositivi come display flessibili e dispositivi indossabili.

"Questa è la prima volta che qualcuno riesce a superare il compromesso di vecchia data tra conduttività elettrica e trasparenza ottica nelle reti di nanofili metallici", ha affermato l'autore principale Jungang Zhang, ricercatore associato presso la James Watt School of Engineering di Glasgow.

"Per display flessibili, dispositivi indossabili e tecnologie mediche impiantabili, questa capacità di schermatura, abbinata ad un elevato grado di trasparenza, è fondamentale. Garantisce un trasferimento del segnale ad alta purezza per il monitoraggio sanitario in tempo reale, bloccando al contempo il rumore elettromagnetico indesiderato. Con uno spessore totale di soli 5,1 micrometri, queste pellicole sono incredibilmente sottili ma altamente efficaci, e siamo ansiosi di esplorarne ed espanderne il potenziale in future ricerche."

ENGLISH

Researchers have used a new nanowire fabrication technique to produce flexible electronics virtually impervious to electromagnetic interference.

Developed at Glasgow University, the method involves imprinting ultra-thin nanowires onto bendable and transparent polymer substrates. A process called interfacial-dielectrophoresis (i-DEP) uses electrical fields to arrange the nanoscale materials with high accuracy, enabling the creation of precise patterns. 

The Glasgow team used i-DEP to create gaps in the nanowire network that act as capacitors. This reduces the ability of external signals to affect internal electronics, creating what the researchers call a ‘capacitively-coupled interwire network’.

A laser processing stage follows, where ultrafast pulses of picosecond light bond junctions between the nanowires together to enable electrical interconnections. The process also strips the nanowires’ coating of insulating material, increasing optical transparency by up to 10 per cent and reducing electrical resistance by a factor of 46.

The resulting prototypes showed extreme resilience to electronic interference, achieving more than 35 decibels of shielding effectiveness across the 2.2 to 6 GHz frequency band. This allowed the flexible electronics to block more than 99.97 per cent of incident electromagnetic radiation while maintaining 83 per cent optical transparency. The work is published ACS Nano.

"The electromagnetic interference shielding performance of the materials we created using this technique improves on the performance of non-aligned nanowires by more than a thousand times for the first time,” said corresponding author Professor Hadi Heidari, who leads Glasgow’s Microelectronics Lab (meLAB).

“That improvement could enable the creation of a wide range of future flexible and implantable devices."

According to the researchers, the new technique also provides a solution for key manufacturing challenges. Unlike conventional cleanroom fabrication, their approach can produce larger materials, with the paper describing the manufacture of devices measuring 40cm by 80cm. It’s claimed this could be easily scaled up even further in the future, with applications in things like flexible displays and wearables.

“This is the first time anyone has overcome the longstanding trade-off between electrical conductivity and optical transparency in metallic nanowire networks,” said lead author Jungang Zhang, a research associate at Glasgow’s James Watt School of Engineering.

"For flexible displays, wearable devices, and implantable medical technologies, this shielding capability, paired with a high degree of transparency, is crucial. It ensures high-purity signal transfer for real-time healthcare monitoring while blocking unwanted electromagnetic noise. With a total thickness of just 5.1 micrometres, these films are incredibly thin yet highly effective, and we’re keen to explore and expand their potential in future research work."

Da:

https://www.theengineer.co.uk/content/news/nanowire-tech-shows-electromagnetic-invulnerability