Os pesquisadores estão investigando como fabricar componentes eletrônicos a partir de materiais biodegradáveis e ecológicos para ajudar a resolver um problema crescente de saúde pública e ambiental: cerca de 50 milhões de toneladas de lixo eletrônico são produzidas a cada ano.
Menos de 20% do lixo eletrônico que produzimos é formalmente reciclado. Grande parte do restante acaba em aterros sanitários, contaminando o solo e as águas subterrâneas, ou é informalmente reciclada, expondo os trabalhadores a substâncias perigosas como mercúrio, chumbo e cádmio. O gerenciamento inadequado de lixo eletrônico também leva a uma perda significativa de matérias-primas escassas e valiosas, como ouro, platina e cobalto. Segundo um relatório da ONU, há 100 vezes mais ouro em uma tonelada de lixo eletrônico do que em uma tonelada de minério de ouro.
Embora os biomateriais naturais sejam flexíveis, baratos e biocompatíveis, eles não conduzem uma corrente elétrica muito bem. Os pesquisadores estão explorando combinações com outros materiais para formar eletrônicos biocompósitos viáveis, explicam Ye Zhou, da Universidade de Shenzhen, na China, e colegas na revista Science and Technology of Advanced Materials .
Os cientistas esperam que a inclusão de materiais biocompósitos no design de dispositivos eletrônicos possa levar a uma grande economia de custos, abrir a porta para novos tipos de eletrônicos devido às propriedades únicas do material e encontrar aplicações em eletrônicos implantáveis devido à sua biodegradabilidade.
Por exemplo, existe amplo interesse no desenvolvimento de transistores orgânicos de efeito de campo (FET), que usam um campo elétrico para controlar o fluxo de corrente elétrica e podem ser usados em sensores e monitores de tela plana flexíveis.
Dispositivos de memória flash e componentes de biossensores feitos com biocompósitos também estão sendo estudados. Por exemplo, um biossensor FET incorporou um transistor de nanofio modificado por calmodulina. A calmodulina é uma proteína ácida que pode se ligar a diferentes moléculas; portanto, o biossensor pode ser usado para detectar íons cálcio.
Os pesquisadores estão especialmente interessados em encontrar materiais biocompósitos que funcionem bem em dispositivos de memória de acesso aleatório resistivo (RRAM). Esses dispositivos têm memória não volátil: eles podem continuar a armazenar dados mesmo depois que o interruptor de energia é desligado. Materiais biocompósitos são utilizados para a camada isolante imprensada entre duas camadas condutoras. Os pesquisadores experimentaram dispersar diferentes tipos de nanopartículas e pontos quânticos em materiais naturais, como seda, gelatina e quitosana, para melhorar a transferência de elétrons. Um RRAM feito com DNA tratado com cetiltrimetilamônio e incorporado com nanopartículas de prata também mostrou excelente desempenho.
“Acreditamos que os dispositivos funcionais feitos com esses materiais fascinantes se tornarão candidatos promissores para aplicações comerciais em um futuro próximo com o desenvolvimento da ciência dos materiais e os avanços na fabricação de dispositivos e na tecnologia de otimização”, concluem os pesquisadores.
