Acido caffeico nei semiconduttori: più veloci e efficienti

L’acido caffeico, ingrediente presente naturalmente nel caffè, potrebbe far funzionare i semiconduttori più velocemente. Questo secondo una ricerca dell’istituto giapponese Advanced Industrial Science and Technology (AIST). Infatti, un sottile film di acido caffeico sulla superficie dell’elettrodo di un semiconduttore organico migliorerebbe il flusso di corrente di ben 100 volte. La sostanza, causa l’allineamento delle molecole sulla superficie del semiconduttore organico, riducendo così la resistenza al flusso. Ma come sono riusciti i ricercatori ad ottenere un tale risultato e cosa comporta per il mondo della tecnologia?

Il problema dell’impatto ambientale dei semiconduttori e le altre sostanze utilizzate in combinazione con l’acido

Attualmente, i produttori di semiconduttori organici utilizzano, per implementare strati di modifica degli elettrodi, materiali problematici per l’ambiente. Infatti, uno dei polimeri utilizzati, chiamato Pedot:PSS, solleva preoccupazioni per l’inquinamento ambientale. Purtroppo in alternativa, un materiale di triossido di molibdeno, utilizza un ossido di un elemento metallico scarso.

I ricercatori hanno condotto test utilizzando l’acido in questione e una varietà di materiali per elettrodi; tra questi oro, argento, rame, ferro, ossido di indio-stagno (ITO) e silicio con uno strato di ossido nativo.
I grafici da loro elaborati mostrano che la funzione di lavoro dell’elettrodo è aumentata di ben 0,5 eV (elettronvolt) dopo il trattamento con acido caffeico. In più, la pellicola sottile di acido caffeico non si dissolve nei solventi organici utilizzati di solito nella produzione di film sottili di semiconduttori organici.

Il processo alla base del funzionamento e le ricadute dell’applicazione di acido caffeico nei semiconduttori

Gli scienziati dell’AIST hanno osservato che l’azione dell’acido caffeico sull’elettrodo provoca l’allineamento spontaneo delle molecole sulla superficie del componente. Ciò riducendo la resistenza al flusso di corrente e ottenendo l’aumento di 100 volte del flusso di corrente.

La speranza dei ricercatori è che la scoperta potrà essere particolarmente preziosa per promuovere la sostenibilità. Infatti l’acido caffeico è chiamato così perchè riscontrato originariamente negli estratti di caffè; in seguito gli studiosi lo hanno rinvenuto anche in molti alimenti di origine vegetale, nelle piante, e in generale in natura. Tramite il suo uso auspicano di ridurre o evitare l’uso di risorse chimiche dannose per l’ambiente o insostenibili.

Attraverso il suo utilizzo sarà possibile lo sviluppo di futuri dispositivi a semiconduttore organico. Alcuni esempi tra questi sono i diodi organici a emissione di luce (OLED) e le celle solari organiche (OPV).

Acido caffeico, un componente che “sembra” inusuale per l’utilizzo in elettronica

Per capire meglio la singolarità della scoperta e la sua relazione con la facile reperibilità in natura è meglio fare delle precisazioni. Innanzi tutto bisogna chiarire che non ha correlazioni con la caffeina e non bisogna lasciarsi ingannare dal nome. Sebbene gli scienziati abbiano riscontrato la sua presenza nelle bevande al caffè, come riportato in precendenza, è molto abbondante in natura.

Ad esempio, le piante che lo contengono sono l’Eucalyptus globulus (nella corteccia), il chicco di orzo Hordeum vulgare e l’erba Dipsacus asperoides. Oppure nella felce d’acqua dolce Salvinia molesta, o ancora, è uno dei componenti di oliva e olio di Argan. A livelli relativamente elevati è presente nelle erbe della famiglia della menta, in particolare timo, salvia e menta. Altri alimenti in cui è possibile trovarlo sono le spezie, come la cannella di Ceylon e l’anice stellato. Ma ancora, a livelli moderati è presente anche nei semi di girasole , nella salsa di mele, nelle albicocche e nelle prugne.

La lista continua e la cosa fa capire quanto importante siano i risvolti del suo utilizzo in un ambito così ricco di richiesta di materiali. I semiconduttori sono i componenti alla base di tutti i principali dispositivi elettronici come transistor, diodi e altri. Con l’avvento dell’elettronica di consumo, questi hanno subito una forte impennata di produzione. Ma contemporanemente hanno anche causato forte preoccupazione per smaltimento e impatto ambientale. Ben vengano quindi soluzioni che possano portare ad un (almeno iniziale e parziale) miglioramento di queste condizioni. E nel frattempo migliorare le prestazioni dei dispositivi stessi.