Un avance en electrónica ultraflexible con sello ‘leonés’

Un leonés podría revolucionar el campo de la modulación espacial de la luz gracias a un proyecto 'Pruebas de Concepto' del Consejo Europeo de Investigación galardonado con 150.000 euros. Se trata de una iniciativa que involucra distintas instituciones, donde buscan desarrollar toda la tecnología necesaria para integrar materiales bidimensionales en electrónica ultraflexible.

«A día de hoy estamos acostumbrados a lo que sería electrónica flexible que se puede doblar, pero nosotros queremos hacer electrónica que se pueda integrar en superficies muy rugosas. No nos basta con que sea flexible y se pueda doblar, sino que tiene que realmente actuar como si fuese una segunda piel. De ahí el nombre del proyecto 'SKIN2DTRONICS'. Se trata de un juego de palabras con la piel, la electrónica y los materiales bidimensionales», explica Andrés Castellanos-Gómez, profesor de investigación leonés en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC).

En el proyecto participan equipos multidisciplinares de diversos países especializados en diversos campos. «Tenemos un grupo en la Universidad de Lausane, que es experto en fabricación de microelectrónica; otro que actúa como coordinador, que se encuentra en la Universidad de Pisa y tiene a un ingeniero electrónico con experiencia en teoría de circuitos; otro «partner» en el ICM2 en Barcelona, que tienen experiencia en toxicidad y estudios preclínicos y clínicos para integrar materiales bidimensionales en aplicaciones de biomedicina y nosotros que nos encargamos de la parte de sensores», detalla el leonés.

La idea que busca desarrollar este grupo de trabajo consiste en crear «dispositivos capaces de modificar cómo es la luz que transmiten (cambiando su intensidad, fase o estado), que es el mecanismo que rige aparatos de uso tan cotidiano como los proyectores de imágenes o los de hologramas, pero también otros más específicos». Para demostrar el potencial del proyecto, Castellanos puntualiza que quieren «utilizar esa electrónica ultraflexible para hacer un demostrador del potencial de esta tecnología».

«Consistiría en un implante para monitorizar cómo se recupera un paciente después de una cirugía de cáncer cerebral. Se crearía un circuito ultraflexible lleno de sensores con toda la electrónica necesaria para hacer la lectura eléctrica y la comunicación con el exterior, que recubriría la cavidad que queda en el cerebro una vez se ha retirado el tumor. De ese modo, se evitaría utilizar un montón de cables saliendo del cráneo, que es la tecnología actual», explica.

Para lograrlo, en su proyecto va a aplicar técnicas de ingeniería de deformación de materiales semiconductores (que pueden conducir o aislar según diversos factores) de dos dimensiones. Castellanos recalca que «cuando deformamos un semiconductor bidimensional tenemos capacidad para ajustar su índice de refracción, y eso es lo que queremos aprovechar».

Previsiones

Según detalla el investigador, la electrónica ultraconformal (o también conocida como ultraflexible) es «una tecnología facilitadora porque no tiene una aplicación concreta, sino que su desarrollo permite su uso en diversos campos». «Dentro del marco del proyecto que tiene una cantidad de recursos limitados hemos decidido un caso de estudio para mostrar el potencial de esta tecnología. No obstante, cualquier aplicación en la que uno quiera integrar circuitos electrónicos en una superficie rugosa es apta. Muchos colegas nos hablan de distintas posibilidades como pantallas que se puedan integrar en superficies muy curvas, pero la realidad es que una tecnología facilitadora es algo muy amplio», aclara.

A pesar de que hay algunas investigaciones sobre la electrónica ultranconformal, Castellanos recalca que «la mayor parte de estos dispositivos se crean con semiconductores orgánicos». Este material posee propiedades «muy buenas» porque son muy flexibles, pero tienen el problema de que sus propiedades electrónicas «no son tan buenas».

«Nosotros lo que hemos planteado es sustituir esos semiconductores orgánicos por semiconductores bidimensionales. Son materiales muy similares al grafeno, pero, a diferencia de este que es un metal, estos son semiconductores. Esta característica nos va a permitir desarrollar toda clase de transistores, puertas lógicas y después circuitos integrados para poder hacer electrónica. Hay un par de laboratorios muy importantes en Estados Unidos que están trabajando en electrónica ultraflexible, pero se basan en este otro tipo de tecnología. Nosotros planteamos un cambio de paradigma desde el punto de vista de la ciencia de materiales y consiste en utilizar estos semiconductores bidimensionales», expone el científico.

Por el momento desconocen cuál será el impacto real de su invento, si bien Andrés Castellanos-Gómez avanza que este tipo de familia de materiales «tienen muy baja toxicidad», por lo que tendrá menor impacto en el organismo y es «ideal para este tipo de aplicaciones tan sensibles». El proyecto tendrá una duración de seis años y según el científico, tienen previsto resolver primero los retos tecnológicos y técnicos durante los primeros tres o cuatro años para «intentar integrar la electrónica en una plataforma que sea ultrasensible». «Una vez estén resueltos esas cuestiones técnicas estoy bastante seguro que se nos van a abrir oportunidades. No somos conscientes ahora de todas las posibilidades. Ahora mismo estamos centrados en superar estos problemas y lograr el demostrador y más adelante veremos que situaciones puedan surgir», predice Castellanos. Además, el investigador afirma que «la ventaja de trabajar de una forma muy estrecha entre cuatro grupos de investigación de distintas entidades muy punteros en su área es la creación de un hermanamiento muy fuerte». «Creo que podremos seguir trabajando juntos durante bastante tiempo», pronostica.

Trayectoria

Andrés Castellanos-Gómez estudió Física en la Universidad Complutense de Madrid después hizo el doctorado en Física en la Universidad Autónoma de Madrid. A continuación, hizo una estancia postdoctoral de 4 años en la Universidad Tecnológica de Delft y en ese tiempo también recibió una beca Marie Curie. Después volvió a España con un contrato temporal para el IMDEA Nanociencia y desde el 2017 es personal del el Consejo Superior de Investigaciones Científicas. Primero fue científico titular, después investigador científico y ahora es profesor de investigación.