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Articoli di approfondimento - Un'Europa all'avanguardia: la nuova rivoluzione elettronica è di natura organica

Una rivoluzione "organica" sta investendo il settore elettronico. Grazie a una massiccia presenza all'interno di dispositivi di varia natura, tra cui televisori a schermo piatto e display flessibili, finestre, sistemi di illuminazione e pannelli solari, i componenti elettronici organici offrono oggigiorno caratteristiche senza precedenti, flessibilità e versatilità in termini di progettazione a fronte di costi finanziari e ambientali relativamente bassi. I finanziamenti dell'UE sostengono l'Europa nel rafforzamento delle misure di R&S in questo settore in rapida crescita, promuovendo una migliore cooperazione e un maggiore coordinamento in termini di iniziative di ricerca nazionali e commerciali.

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L'elettronica organica e la macroelettronica (organic and large-area electronics, OLAE) sono incentrate su materiali e su dispositivi creati a partire da molecole di carbonio organiche in grado di condurre elettricità. In virtù della maggiore leggerezza e flessibilità e dei costi contenuti di questi conduttori rispetto alle controparti inorganiche, come il rame o il silicio, tali materiali rappresentano un'alternativa possibile per numerose applicazioni elettroniche. Probabilmente in modo più significativo, le proprietà uniche di tali materiali creano delle possibilità per numerose nuove applicazioni la cui realizzazione sarebbe semplicemente impossibile mediante il ricorso a materiali inorganici standard. L'elettronica organica potrebbe condurre alla creazione di imballaggi intelligenti, di trasponditori di identificazione a radio frequenza (RFID) a basso costo, di display rotanti, di celle solari flessibili, di dispositivi diagnostici monouso e di batterie stampate. Come spiega Herman Schoo, ricercatore senior presso l'organizzazione di ricerca olandese TNO, "la gamma di applicazioni per il settore OLAE è estremamente variegata… probabilmente siamo ancora nella fase iniziale di scoperta delle potenzialità dell'elettronica organica e, come se non bastasse, la produzione di materiali OLAE si rivela più efficiente sotto il profilo dei costi e più ecologica rispetto all'elettronica tradizionale". Il dott. Schoo ha coordinato il progetto Polymap* per garantire una distribuzione e un utilizzo assolutamente efficaci dei finanziamenti per la ricerca OLAE all'interno della comunità di ricerca europea. Grazie ad uno stanziamento di 600.000 euro di finanziamenti da parte della Commissione europea, il team di progetto ha sostenuto la creazione di una rete ERA-Net Plus che sosterrà la collaborazione e il coordinamento dei flussi di finanziamenti da parte dei governi nazionali e delle organizzazioni regionali. I fautori del progetto hanno altresì creato un database online per l'archiviazione di informazioni aggiornate sulla ricerca OLAE e hanno organizzato workshop di sostegno e di formazione per le piccole e medie imprese (PMI) attive in questo settore tecnologico. "I diodi organici ad emissione di luce (OLED) rappresentano l'applicazione commerciale più diffusa della tecnologia in questione. Essi sono posizionati sul retro degli schermi brillanti e con elevati livelli di contrasto dei dispositivi portatili di alta qualità, e stanno sostituendo in misura sempre crescente i LED inorganici e i sistemi di illuminazione standard all'interno di abitazioni e di edifici. Altri materiali elettronici organici trovano però anche applicazione nei display flessibili e nelle "carte elettroniche", nei "vetri intelligenti", capaci di passare dallo stato trasparente a quello opaco con la semplice pressione di un tasto, nei nuovi tipi di semiconduttori, nelle batterie stampate ultrasottili, nel settore dell'abbigliamento intelligente e nei pannelli fotovoltaici flessibili in grado di ricoprire interi edifici. La maggior parte del lavoro pionieristico sull'elettronica organica è stata condotta da ricercatori europei sin dal 1862, ovvero l'anno della creazione, da parte del chimico analitico britannico Henry Letheby, di un materiale organico parzialmente conduttivo mediante il processo di ossidazione anodica dell'anilina in acido solforico. Oggigiorno le aziende europee innovative, tra cui Nanoident, PolyIC, Polymer Vision e Philips, lavorano sui dispositivi, mentre fornitori leader di materiali, tra cui Degussa e Merck, sono coinvolti attivamente nel settore R&S. Come afferma il dott. Schoo, "poiché l'Europa, specialmente l'accademia europea, continua a tenere le redini del settore di R&S nell'ambito dell'elettronica organica, vogliamo assicurarci di preservare e di rafforzare la nostra competitività in quest'area" . I contributi dei fautori del progetto Polymap sono stati accuratamente coordinati insieme ad altri tre progetti finanziati dall'UE nel campo OLAE, ovvero Opera, Prodi e Polynet. Insieme i quattro sono chiamati progetti "Quadriga". "Abbiamo iniziato ad analizzare i finanziamenti in Europa per la ricerca OLAE e abbiamo scoperto, com'era prevedibile, che si tratta di risorse molto frammentate e caratterizzate da un livello di coordinamento minimo, se non nullo, tra i programmi di ricerca dei vari paesi e delle varie organizzazioni. Abbiamo scoperto che il denaro era investito il più delle volte nello stesso tipo di ricerca in paesi diversi e tale aspetto non è solo chiaramente inefficiente ma anche di fatto dispendioso", spiega il dott. Schoo. Mediante un potenziamento del coordinamento e della collaborazione tra i ricercatori e i programmi di ricerca, il team del progetto Polymap si è prefissato l'obiettivo di ridurre questa pluralità di ricerche. "Senza dubbio", sottolinea il coordinatore del progetto Polymap, "è preferibile riunire le risorse all'interno di progetti che conducano a risultati eccellenti piuttosto che dover gestire numerosi progetti sovrapposti con esiti mediocri". La rete OLAE+ ERA-Net Plus ha compiuto passi da gigante in termini di ottimizzazione dell'utilizzo delle risorse. Tale strumento, che è stato lanciato grazie alla collaborazione di otto paesi, è in continua crescita e ha ricevuto finanziamenti che ammontano a circa 18 milioni di EUR dai programmi di ricerca nazionali, 6 dei quali sono stati stanziati dalla Commissione europea. Il denaro è stato utilizzato per finanziare la ricerca paneuropea OLAE condotta dai gruppi di ricerca principali. Nel frattempo, il team Polymap ha anche sostenuto le PMI tecnologiche nel processo di rafforzamento della propria posizione nell'ambito OLAE o nel primo lancio di tali realtà nel settore, mediante l'organizzazione di una serie di workshop e l'offerta di sostegno tecnologico e formativo, fornendo linee guida sulle modalità di accesso ai finanziamenti della sfera pubblica e privata. Il database on-line del progetto Polymap, un sito web pubblico che ricalca lo stile di Wikipedia ed attualmente sostenuto dalla Organic and Printed Electronics Association (OE-A), è stato creato principalmente per soddisfare le esigenze delle PMI, al fine di facilitare l'accesso alle informazioni aggiornate sulla ricerca OLAE che le aziende più piccole potrebbero non essere in grado di procurarsi in modo autonomo. "Sebbene la maggior parte della ricerca OLAE in Europa sia condotta negli ambienti accademici, le PMI rivestono un ruolo importante in tale processo", osserva il dott. Schoo. "Un aspetto fondamentale consiste nel fatto che le barriere che ostacolano l'ingresso nel settore OLAE sono di minore entità rispetto a quelle che caratterizzano l'elettronica tradizionale. In primo luogo, ad esempio, i costi di avviamento sono sostanzialmente inferiori rispetto ai miliardi necessari per l'avvio di un impianto di produzione di dispositivi in silicio". I dispositivi elettronici organici sono più comunemente prodotti mediante processi di stampa o di rivestimento che utilizzano attrezzature relativamente economiche e, rispetto a quelle tradizionali, una quantità di energia ridotta. Tali aspetti rendono i dispositivi OLAE non solo efficaci sotto il profilo dei costi ma anche più ecologici. Secondo il dott. Schoo, gli sforzi indirizzati al coordinamento dei finanziamenti di ricerca, tra cui quelli stanziati nell'ambito del progetto Polymap, dovrebbero aiutare l'Europa a mantenere il proprio vantaggio competitivo nel settore di R&S OLAE. Tuttavia, la sfida maggiore consiste tuttora nel dare visibilità commerciale alla tecnologia OLAE europea. Attualmente in Europa opera solo il 25% circa delle principali aziende di tutto il mondo che producono transistor e memorie stampati, determinanti per il futuro dell'elettronica organica e della macroelettronica. "Se si partecipa a una conferenza o si sfoglia una rivista scientifica, ci si accorge del fatto che l'Europa sta facendo passi da gigante nella ricerca in tale ambito", spiega il dott. Schoo. "D'altro canto, l'industria non sta ancora facendo abbastanza… tuttavia c'è ancora tempo per migliorare". Il progetto Polymap ha ricevuto finanziamenti di ricerca nell'ambito del Settimo programma quadro dell'Unione europea (7° PQ). * "Technology roadmap of processes and materials for organic electronics" Link utili: - Sito web del progetto "Technology roadmap of processes and materials for organic electronics" - Scheda informativa di Polymap su CORDIS Articoli correlati: - Un team finanziato dall'UE testa un nuovo materiale semiconduttore - Nanowire organici per nuove possibilità