Günümüzde giyilebilir teknoloji dünyası, cihazları daha ince, daha esnek ve hatta “görünmez” kılma yarışı içerisinde. Bu yarışın kalbinde ise hem cam gibi şeffaf hem de metal gibi iletken olan şeffaf iletken oksitler (TCO) yer alıyor. Ancak bu malzemeleri günlük hayatta kullandığımız esnek yüzeylere aktarmak, şimdiye kadar sanıldığı kadar kolay değildi. Geleneksel üretim yöntemleri olan püskürtme veya atomik katman biriktirme teknikleri; devasa vakum odalarına, yüksek enerji maliyetlerine ve karmaşık ekipmanlara ihtiyaç duyuyor. Bu durum hem üretim maliyetlerini artırıyor hem de malzemenin insan vücuduna uyum sağlayacak esnekliğe ulaşmasını engelliyordu.
Tam bu noktada, sıvı metal baskı (LMP) teknolojisi ezber bozan bir çözüm olarak karşımıza çıkıyor. Araştırmacılar, bu yöntem sayesinde pahalı vakum sistemlerini devre dışı bırakarak, ultra ince ve iki boyutlu oksit katmanlarını doğrudan yüzeylere basmayı başardılar. Sadece birkaç nanometre kalınlığında olan bu yeni nesil filmler, yüksek verimlilikle üretilebilirken aynı zamanda tek bir nanometre ölçeğinde bile kontrol edilebiliyor. Bu teknolojik sıçrama, artık sadece sert cam ekranlarda değil, cildimize bir dövme gibi uyum sağlayan esnek sensörlerde de yüksek performans alabileceğimiz anlamına geliyor.
Araştırmanın en dikkat çekici aşamalarından biri, zaten başarılı olan bu şeffaf filmlerin üzerine mikroskobik düzeyde altın (Au) katmanlarının eklenmesiyle gerçekleşti. “Altın süsleme” olarak adlandırılan bu yöntem, sadece iletkenliği artırmakla kalmıyor; aynı zamanda elektrotların deriye bir yama gibi çok daha güçlü tutunmasını sağlıyor. İlginç bir detay olarak, düşük sıcaklıkta üretilen ITO filmlerinin içindeki küçük metal kalıntıları, altın tabakasının yüzeye adeta kenetlenmesine yardımcı oluyor. Bu durum, cihazın vücut üzerinde hareket halindeyken bile performansından ödün vermemesini sağlayan mekanik bir bağ oluşturuyor.
Bu yeni nesil elektrotların dayanıklılığı, bant testi adı verilen ve deri üzerindeki aşınmayı taklit eden zorlu bir yöntemle test edildi. Sonuçlar oldukça çarpıcıydı: Düşük sıcaklıkta işlenen hibrit yapılar, defalarca uygulanan bant testlerine rağmen dirençlerini koruyarak mükemmel bir yapışma sergiledi. Ayrıca, bu filmler 150 döngü boyunca bükülme testine tabi tutulsa da elektriksel iletkenliklerinde %15’ten daha az bir değişim yaşandı. Bu esneklik, malzemenin amorf ve kristal fazların karışımından oluşan özel yapısı sayesinde stresi sönümleyebilmesinden kaynaklanıyor. Altının sünek yapısı ise bu esnekliği destekleyerek, sensörün en zorlu vücut kıvrımlarında bile kesintisiz çalışmasını garanti altına alıyor.
Şeffaflık tarafında ise ekip büyük bir denge kurmayı başardı. Saf ITO tabakasının üzerine 14 nm kalınlığında ince bir altın katmanı eklendiğinde, ışık geçirgenliği görünür aralıkta %50’nin üzerinde kalarak biyosensör uygulamaları için yeterli seviyede tutuldu. Bu şeffaflık seviyesi, cihazın bir yandan elektrik ölçerken diğer yandan ışık temelli ölçümler yapabilmesine olanak tanıyan o kritik kapıyı aralıyor.
Kaynak