Hårda tider för inbrottstjuvar och kassaskåp:Empa-forskare har utvecklat ett osynligt "nyckelhål" tillverkat av tryckta, transparent elektronik. Endast behöriga personer vet var de ska ange åtkomstkoden.

Vid första ögonkastet, Empa-forskaren Evgeniia Gilshteins idé verkar oansenlig – eller mer exakt, osynlig. Det som från början ser ut som en enkel transparent film döljer en helt ny nivå av säkerhet. Osynliga knappar är tryckta med ledande bläck på det transparenta bärarmaterialet, vars position endast är känd för insiders. Sådana kretsar kan anslutas till ett dörrlås som en åtkomstkod, till exempel. Om knapparna på polymerfilmen trycks in i rätt ordning, dörren öppnas.

Ledande hemligt bläck

En forskargrupp vid Empas labb för tunna filmer och fotovoltaik i Dübendorf, där Evgeniia Gilshtein arbetar, har tidigare lyckats skriva ut elektroniska kretsar och sensorer på polymerfilmer. Tillsammans med forskare från Paul Scherrer Institute (PSI) och EPFL, de tillämpade tunnfilmstransistorer på papper och PET-filmer inom forskningsprojektet FOXIP (förkortning av "Functional OXIdes Printed on Polymers and Paper").

Att göra detta, laget använder transparenta ledande metalloxider (TCO). Det ledande bläcket kan appliceras på en yta med hjälp av en bläckstråleskrivare, till exempel. "Självklart, vi använder inte vanliga kontorsskrivare för detta, men den högt specialiserade utrustningen på Empas Coating Competence Center, "säger Ghilshtein. När allt kommer omkring, precisionen med vilken elektroniken trycks ligger inom mikrometerområdet.

En elegant omväg

Nu, den transparenta säkerhetsfilmen används för att främja en av många potentiella framtida tillämpningar av tekniken. "Det som var viktigast för oss var att filmens additiv tillverkningsprocess också kunde användas i industriell skala, " säger Gilshtein. Det osynliga dörrlåset kan användas i banker eller sjukhus, till exempel, men också för privata hem.

För att göra det metallhaltiga nanopartikelbläcket mer transparent och ledande än konventionella produkter, forskarna använde en elegant omväg i produktionsprocessen:Efter att kretsarna trycktes på bärfolien, folien färgades blå. Eftersom det blå bläcket, till skillnad från en genomskinlig film, kan absorbera ljus, detta gör det nu möjligt för bläcket att "brännas" på substratet, med hjälp av högenergiljusbestrålning. I processen, inte bara försvinner den blå färgen, men det "hemliga bläcket" av indiumtennoxid blir osynligt i samma steg. "Resultatet är tryckta kretsar som har betydligt högre konduktivitet än tidigare lösningar, säger Empa -forskaren.

Sensorytorna kan inte ses av det mänskliga ögat och kan placeras på lämpliga platser, såsom ovanför ett dörrgångjärn. säger Gilshtein, "Men kretsarna kan lika gärna placeras på en glasruta eller ett böjt dörrhandtag." Filmen är också kopplad till en display som visar om koden angavs korrekt. Tack vare den relativt enkla utskriftsprocessen, antalet sensorer kan ökas nästan efter behag.