El Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), bajo el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, se encuentra inmerso en un innovador proyecto europeo que busca desarrollar un método económico y escalable para la fabricación de dispositivos que se adapten a diversas superficies. Utilizando tecnología similar a la de las calcomanías o tatuajes temporales, estos dispositivos ultrafinos son capaces de integrarse en una variedad de superficies con diferentes topografías, incluyendo piel, textiles y tejidos biológicos. Esto abre la puerta a su uso en la monitorización de la salud de los pacientes.
El nuevo método ha sido recientemente publicado en la revista ACS Nano. Según Andrés Castellanos-Gómez, investigador del CSIC en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM) y líder del proyecto en España, “los dispositivos conformables necesitan adaptarse perfectamente a superficies blandas y dinámicamente deformables, manteniendo un rendimiento eléctrico fiable”. Sin embargo, esta adaptación plantea desafíos significativos en su fabricación.
Desafíos en la integración de semiconductores
Yigit Sozen, también investigador del CSIC en el ICMM y coautor del estudio, destaca que actualmente las pruebas de electrónica conformable basadas en materiales semiconductores 2D se limitan a métodos de laboratorio a pequeña escala. “Uno de los principales obstáculos es la falta de estrategias de fabricación escalables que ofrezcan simultáneamente alta calidad electrónica y bajo coste”, explica Sozen.
En este contexto, Castellanos-Gómez resalta que los papeles de transferencia utilizados para tatuajes temporales se han convertido en “sustratos atractivos para la electrónica conformable”, ya que permiten transferir películas ultrafinas sobre superficies curvas y rugosas como piel, vidrio o plásticos.
Nueva tecnología para superar limitaciones
El equipo investigador está superando estas limitaciones al combinar una técnica propia de exfoliación mecánica conocida como ‘rollo a rollo’ con sustratos ultrafinos para la transferencia de tatuajes temporales. Esta combinación ha permitido establecer una ruta escalable hacia la electrónica conformable basada en materiales semiconductores 2D.
Su proceso comienza con una estrategia patentada de exfoliación en seco utilizando dos cilindros enfrentados. Una vez obtenidas las películas compuestas por láminas semiconductoras 2D interconectadas con propiedades electrónicas, estas se integran en plataformas transferibles ultrafinas empleando sustratos comerciales similares a los usados para calcomanías. Esto permite fabricar fotodetectores conformables, termistores y transistores que pueden ser aplicados directamente sobre superficies irregulares como piel o cuero sintético.
Avances hacia dispositivos portátiles
“Al combinar la producción escalable de materiales semiconductores con estrategias sencillas de transferencia ultradaptable, este trabajo extiende la electrónica basada en tatuajes más allá de los sistemas orgánicos”, afirma Sozen. Este enfoque establece una plataforma práctica para desarrollar dispositivos portátiles con interfaces biológicas altamente eficientes.
El equipo demuestra que al integrar técnicas avanzadas como la exfoliación mecánica con papel comercial para calcomanías acuáticas se puede lograr una fabricación económica y escalable. Castellanos-Gómez señala que otros métodos existentes presentan desventajas significativas: “La exfoliación líquida deja residuos solventes y limita la conectividad entre láminas, comprometiendo así el rendimiento electrónico”. Por otro lado, las películas creadas mediante evaporación química requieren infraestructuras costosas y procesos complejos.
“Aprovechando esta plataforma junto con estrategias simples basadas en calcomanías, fabricamos dispositivos ultraconformables que funcionan eficazmente sobre superficies irregulares”, concluye Castellanos-Gómez. Los resultados incluyen fotodetectores y transistores altamente responsivos y funcionales incluso a bajo voltaje.
Preguntas sobre la noticia
¿Qué son los tatuajes electrónicos creados por investigadores del CSIC?
Son dispositivos adaptables a cualquier superficie, fabricados mediante un método económico y escalable que utiliza tecnología similar a las calcomanías o tatuajes temporales.
¿Para qué se pueden utilizar estos tatuajes electrónicos?
Pueden ser utilizados para monitorizar la salud en pacientes, ya que son ultrafinos y pueden integrarse en superficies con diferentes topografías, como piel, textiles y tejidos biológicos.
¿Cuál es el principal desafío en la fabricación de estos dispositivos?
El principal desafío es lograr una integración efectiva de semiconductores bidimensionales en sistemas electrónicos conformables, manteniendo un rendimiento eléctrico fiable mientras se utilizan métodos de fabricación escalables.
¿Qué tecnología se utiliza para la transferencia de estos dispositivos?
Se utilizan papeles de transferencia para tatuajes temporales que permiten la transferencia de películas ultrafinas sobre superficies curvas y rugosas.
¿Cómo se logra la producción escalable de materiales semiconductores?
Combinando una tecnología de exfoliación mecánica de alto rendimiento con sustratos ultrafinos para la transferencia de tatuajes temporales, lo que permite fabricar dispositivos conformables a bajo coste.
¿Cuáles son algunos ejemplos de dispositivos que se pueden crear con esta tecnología?
Se pueden crear fotodetectores, termistores y transistores que funcionan en superficies rugosas y flexibles.
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