Una ricerca dell'Ateneo sulla prestigiosa rivista "Nature Electronics"

Anche il Dipartimento di Fisica tra i protagonisti dello studio

Anche il Dipartimento di Fisica tra i protagonisti dello studio

Electronic materials with nanoscale curved geometries

The growing demand for next-generation electronics providing a link between living matter and the digital world has favored the growth of highly adaptable electronic functional elements capable of recognizing environmental changes by responding to electrical, magnetic, optical and thermal stimuli. One of the prominent development directions is the field of electronic skins (e-skins): large area stretchable networks of electronic sensors integrated with multiple functionalities that can provide augmented performance with respect to its organic counterpart. E-skins are wearable and can be endowed with functionalities not present in human skin, such as magnetic sensitivity. Shapeable electronics can be also operated in vivo as advanced surgical tools.

The exceptional mechanical properties of these electronic nanomembranes enable further modifications of their structures to yield three-dimensional shapes at the nanoscale and allow configurations that would be impossible to achieve with bulk materials. Such extension in the three-dimensional space provides the means to modify conventional or to launch entirely novel functionalities by tailoring geometric curvature and the three-dimensional shape.

The exciting developments in the discovery and exploitation of these novel effects induced by curvature at the nanoscale allow ultimately to define a completely new field – curved nanoelectronics – as reported in a paper published in the prestigious journal Nature Electronics by an international research group coordinated by prof. Carmine Ortix of the Physics Department of the University of Salerno and including Dr. Paola Gentile and Dr. Mario Cuoco of the SPIN-CNR Institute – Salerno, as well as researchers from the Helmholtz Centrum Dresden Rossendorf (Germany), the University of Manchester (UK) and Lanzhou University (China).

The article examines in detail the origin of curvature effects at the nanoscale and illustrates their potential applications in innovative electronic, spintronic and superconducting devices. The paper also describes the methods needed to synthesize and characterize curvilinear nanostructures and highlights key areas for the future developments of curved nanoelectronics.


Materiali elettronici con geometrie curve su scala nanometrica

La crescente richiesta di elettronica di nuova generazione che crei un collegamento diretto tra la materia vivente ed il mondo digitale ha favorito lo sviluppo di elementi elettronici funzionali capaci di riconoscere i cambiamenti ambientali rispondendo a stimoli elettrici, magnetici, ottici e termici. Uno degli sviluppi più promettenti in questo ambito è quello della pelle elettronica (e-skins): reti estensibili di sensori elettronici integrati con molteplici funzionalità e che possono avere performance superiori rispetto a materiale organico. Le e-skins possono essere indossate e possono avere funzionalità che non sono presenti nella pelle umana come la sensibilità magnetica. L’elettronica modellabile può essere anche usata in-vivo come strumento di chirurgia avanzata.

Le eccezionali proprietà meccaniche di queste nanomembrane elettroniche permettono altresì di modificare la loro struttura fino a raggiungere forme tridimensionali alla nanoscala e quindi configurazioni che sarebbero impossibili con materiali cristallini convenzionali. Questa estensione al mondo tridimensionale conferisce la possibilità di modificare o addirittura di creare nuove funzionalità elettroniche che possono essere controllate cambiando la curvatura geometrica degli elementi.

I recenti sviluppi nella scoperta e nell’impiego degli effetti innovativi indotti dalla curvatura su scala nanometrica consentono quindi di delineare un campo completamente nuovo – la nanoelettronica curva – come riportato in un articolo pubblicato sulla prestigiosa rivista Nature Electronics da un gruppo di ricerca internazionale coordinato dal prof. Carmine Ortix del Dipartimento di Fisica dell'Università di Salerno e che include la dott.ssa Paola Gentile e il dott. Mario Cuoco dell'Istituto SPIN-CNR - Salerno, e ricercatori dell’Helmholtz Centrum Dresden Rossendorf (Germania), dell'Università di Manchester (UK) e dell'Università di Lanzhou (Cina).

L'articolo esamina in dettaglio l'origine degli effetti di curvatura su scala nanometrica e illustra le loro potenziali applicazioni in dispositivi innovativi elettronici, spintronici e superconduttori. L’articolo descrive inoltre i metodi necessari per sintetizzare e caratterizzare le nanostrutture curvilinee e mette in evidenza le aree chiave per il futuro sviluppo della nanoelettronica curva.


Credits immagine: Ching-Hao Chang et al.: adattato da Nanoscale Horizon 7,87-88 (2022)

Pubblicato il 13 Settembre 2022

Credits immagine: Ching-Hao Chang et al.: adattato da Nanoscale Horizon 7,87-88 (2022)