Un equipo de investigación liderado por Francesco Greco, profesor asociado de bioingeniería en la Escuela Superior Sant’Anna de Pisa, ha logrado transformar la tinta de un marcador rojo en un circuito eléctrico basado en grafeno. Este estudio, publicado en la revista Advanced Science, representa una colaboración entre la Escuela Sant’Anna, la Universidad Técnica de Graz, el CSGI—Centro de Ciencia de Coloidales y Superficies, la Universidad de Florencia y el Instituto Italiano de Tecnología.
El proceso se basa en irradiar la tinta con un láser, lo que transforma la tinta en una forma de carbono poroso y conductor conocida como ‘grafeno inducido por láser’ (LIG). Hasta este descubrimiento, se creía que el LIG solo podía obtenerse a partir de materiales plásticos y polímeros específicos, lo que limitaba su aplicación. Sin embargo, al utilizar tintas o pinturas, se abre la puerta a su uso en una variedad de superficies, lo que representa una alternativa económica y accesible.
De la tinta al grafeno: El papel del colorante eosina
El estudio, enmarcado en el proyecto europeo 5DNanoprinting, surgió a partir del análisis de un objeto cotidiano: un marcador rojo usado para escribir en pizarras. Este marcador contiene un colorante específico llamado eosina, que presenta una estructura química similar a la del grafeno y es altamente estable térmicamente.
Alexander Dallinger, postdoctorado en el Instituto de Física del Estado Sólido de la Universidad de Graz, fue quien observó las características inusuales de las tintas bajo la irradiación láser. El descubrimiento inicial ocurrió por casualidad; al probar la escritura láser en otros materiales sin éxito, Dallinger utilizó un marcador rojo para identificar una muestra. Al pasar el láser sobre la escritura, apareció una traza negra que resultó ser conductora y, tras su análisis, se identificó como grafeno.
Esta observación planteó una serie de preguntas que dieron inicio a las investigaciones que culminaron en este trabajo. Dallinger se preguntó sobre la composición de la tinta y los motivos por los que solo ciertos marcadores eran efectivos en la transformación a grafeno.
El enfoque ‘Paint & Scribe’: Creando circuitos eléctricos en cualquier superficie
Para convertir el color en un circuito, el equipo definió primero el diseño del circuito electrónico en un ordenador y luego trazó el color en una superficie elegida, que podría ser una hoja de papel, una taza de café o unas gafas. Una máquina láser posteriormente trazó el diseño generado por ordenador sobre la superficie pintada. Al ser expuesta al láser, la tinta de eosina se transformó químicamente en grafeno, un material conductor.
Este enfoque, denominado ‘Paint & Scribe’, permite integrar circuitos eléctricos basados en grafeno en cualquier superficie de manera innovadora. Hasta ahora, los circuitos eléctricos basados en grafeno solo se obtenían de precursores poliméricos, lo que limita su versatilidad.
El estudio también fue enriquecido por la participación de Rodorico Giorgi y Rachel Camerini, profesor asociado y postdoctorado en el Departamento de Química Ugo Schiff de la Universidad de Florencia y el CSGI. Su experiencia en química de colores y pigmentos fue crucial para analizar la composición de las tintas y los colorantes responsables de la formación de grafeno.
Giorgi destacó cómo el conocimiento previo sobre las propiedades de los colorantes orgánicos resultó ser clave para interpretar un fenómeno hasta ahora desconocido. La ciencia a menudo une piezas del rompecabezas de manera inesperada, lo que facilita avances significativos.
Greco concluye que este trabajo no solo es un ejemplo de cómo la curiosidad científica puede derivar en aplicaciones prácticas, sino que también propone un método para la realización de circuitos y sensores en cualquier superficie. En lugar de instalar circuitos pesados y costosos, se puede escribir directamente donde se necesiten, lo que abre un abanico de aplicaciones en electrónica imprimible, sensores biomédicos, robótica, automatización y sensores medioambientales. El equipo también investiga otros colorantes de origen natural con el objetivo de crear electrónica ecológica.
