Ricercatori realizzano “occhi elettronici” stampati in 3D a temperatura ambiente
La tecnologia consente alle macchine di riconoscere oggetti anche nel buio più totale.
Secondo il KAIST, i ricercatori hanno sviluppato la prima tecnologia al mondo per la stampa 3D a temperatura ambiente in grado di fabbricare sensori a infrarossi in miniatura — componenti chiave in dispositivi come LiDAR, sistemi di riconoscimento facciale 3D e dispositivi sanitari indossabili. L’innovazione segna un importante passo avanti negli “occhi elettronici”, che consentono alle macchine di riconoscere gli oggetti anche nel buio totale.
Il presidente del KAIST, Kwang Hyung Lee, ha annunciato che un team guidato dal professor Ji Tae Kim del Dipartimento di Ingegneria Meccanica, in collaborazione con il professor Soong Ju Oh della Korea University e il professor Tianshuo Zhao della University of Hong Kong, ha messo a punto un metodo di stampa 3D capace di produrre sensori a infrarossi ultra-compatti — sotto i 10 micrometri (µm) — in forme e dimensioni personalizzate, il tutto a temperatura ambiente.
I sensori a infrarossi convertono segnali IR invisibili in segnali elettrici e sono cruciali per le tecnologie di prossima generazione, come la visione robotica. Il loro sviluppo dipende da miniaturizzazione, riduzione del peso e flessibilità progettuale. I processi semiconduttori tradizionali, pur adatti alla produzione di massa, sono poco flessibili, energivori e vincolati alle alte temperature richieste.
Per superare questi limiti, il team ha ideato un processo di stampa 3D ultra-preciso che deposita e stratifica metallo, semiconduttore e isolante sotto forma di inchiostri a nanocristalli su un’unica piattaforma di stampa. Ciò consente la fabbricazione diretta dei componenti del sensore senza necessità di trattamenti termici. I ricercatori hanno inoltre impiegato un processo di “ligand-exchange”, sostituendo le molecole isolanti presenti sulla superficie delle nanoparticelle con molecole conduttive, per ottenere eccellenti prestazioni elettriche senza ricorrere a ricotture ad alta temperatura.
Il risultato è stata la realizzazione di sensori a infrarossi in miniatura, più sottili di un decimo dello spessore di un capello umano.
“La tecnologia di stampa 3D sviluppata non solo accelera la miniaturizzazione e l’alleggerimento dei sensori a infrarossi, ma apre anche la strada alla creazione di prodotti con nuovi form factor prima impensabili. Inoltre, riducendo l’enorme consumo energetico associato ai processi ad alta temperatura, questo approccio può abbassare i costi di produzione e abilitare una manifattura più sostenibile — contribuendo allo sviluppo del settore dei sensori a infrarossi”, ha dichiarato il professor Ji Tae Kim.
I risultati sono stati pubblicati su Nature Communications, con il titolo “Ligand-exchange-assisted printing of colloidal nanocrystals to enable all-printed sub-micron optoelectronics”. Il lavoro è stato supportato dal Ministero della Scienza e dell’ICT della Corea attraverso l’Excellent Young Researcher Program, il National Strategic Technology Material Development Program e l’International Cooperation Research Program for Original Technology Development.
