Las etiquetas de identificación de radio frecuencia (RFID) han hecho que el pago de pasos de peaje y de cuotas de transporte público se realicen en tiempos mínimos. Sin embargo estas etiquetas, que están fabricadas con silicio, aún son demasiado caras como para reemplazar a los omnipresentes códigos de barras para acelerar de forma igualmente rápida las colas de caja en las tiendas mediante el escaneado remoto de un producto cuando aún sigue en el carrito de la compra.

Esto podría cambiar rápidamente gracias a un tipo de etiquetas RFID de plástico y muy bajo coste. Un grupo de investigadores en Sunchon, Corea del Sur, han logrado imprimir circuitos RFID sobre películas de plástico usando una combinación de métodos industriales: la impresión rollo-a-rollo, la impresión por inyección de tinta, y el sellado de silicona. Utilizan tintas con varios materiales—plata, nanotubos de carbono, y un híbrido de nanopartículas de polímero—para depositar los componentes del circuito, tales como los condensadores y los transistores, capa a capa.

Gyoujin Cho, profesor de ingeniería de electrónica impresa en la Universidad Nacional de Sunchon, y que dirigió el trabajo, estima que las etiquetas cuestan unos tres centavos por pieza. Para reemplazar a los códigos de barras, las etiquetas RFID deben costar un centavo o menos. No obstante Cho afirma que esto podría conseguirse si todas las capas en la etiqueta se pudieran depositar mediante un proceso de rollo-a-rollo. Una versión del prototipo actual, capaz de albergar cantidades útiles de datos, debería salir al mercado más adelante este año, afirma.

Las nuevas etiquetas RFID serán el primer producto que utilice transistores impresos hechos a partir de nanotubos de carbono. Los investigadores han estado desarrollando tintas de nanotubos durante una década, aunque el único producto electrónico de nanotubos en el mercado hasta ahora es una película para electrodos de pantallas. Rick Jansen, desde el fabricante de tinta de nanotubos de carbono South West NanoTechnologies, afirma que las tintas de nanotubos de carbono lo suficientemente uniformes y viscosas como para ser impresas han sido, hasta ahora, muy costosas de producir.

La fabricación de nanotubos utilizando tinta de nanotubos también es compleja puesto que las mezclas normalmente son dos tercios semiconductoras y un tercio metálicas, y el componente metálico hace que la mezcla sea conductiva en general. Cho y los investigadores de Paru Corporation en Sunchon han patentado un proceso simple para fabricar tintas de nanotubos semiconductoras. Cubren los tubos metálicos de la solución con un polímero. “Los mezclas con un polímero específico, envolviéndolos, y los dejas ahí,” afirma el profesor de química James Tour desde la Universidad Rice, que también estuvo involucrado en el nuevo trabajo.

Los transistores resultantes son de gran tamaño y su rendimiento no es comparable con los dispositivos de silicio. No obstante, afirma Tour, “las etiquetas RFID son una aplicación perfecta puesto que sólo necesitas un puñado de bits.”

La fabricación de matrices de transistores que controlen los píxeles en una pantalla flexible son tinta de nanotubos sería algo más difícil de conseguir. “Con las pantallas se necesitan mejores transistores,” afirma. “Podemos imprimir pequeños transistores con tintas de nanotubos de carbono, pero imprimir una gran cantidad de ellos y con buena alineación no resulta fácil.” Sin embargo, señala Cho, el equipo coreano está trabajando en la fabricación de circuitos de control de pantallas con sus transistores de nanotubos.

Las etiquetas RFID pasivas, que se utilizan para hacer el seguimiento de objetos, están hechas de dos partes principalmente: un circuito de silicio integrado y una antena que normalmente está hecha de una tinta de cobre sólido o plata imprimible. La bobina de la antena captura la CA procedente de la señal de frecuencia de la radio del lector, y es convertida en CC en un circuito rectificador. Otro circuito utiliza esta energía para generar las señales que después son transmitidas de vuelta al lector, haciendo llegar la información almacenada en la etiqueta.

Lo primero que hacen Cho y sus colegas es utilizar un proceso de rollo-a-rollo para depositar las bobinas de la antena, una capa de tinta de plata como electrodo de fondo, y una capa aislante posterior, una tinta de titanato de bario híbrida de nanopartículas de polímero. Después, colocan unas capas de tintas de nanotubos de carbono utilizando una impresora de inyección de tinta para fabricar los transistores del circuito. Finalmente, utilizan un sello de silicona para imprimir los condensadores y los diodos necesarios para fabricar el circuito rectificador de la etiqueta RFID. Utilizan una tinta de nanocables de óxido de zinc con dopaje de cobalto para crear la capa semiconductora en el diodo, y una pasta de aluminio para los electrodos de la parte superior. Los investigadores describen su proceso en el número de marzo de la revista IEEE Transactions on Electron Devices.

La etiqueta resultante tiene un tamaño tres veces superior al de un código de barras estándar, y almacena sólo un bit de información, un 1 o un 0, por lo que sólo puede dar un sí o un no como respuesta al lector. Cho afirma que una etiqueta de 64 bits debería estar disponible en el mercado el año próximo. El objetivo final es una etiqueta de 96 bits que reemplace a los códigos de barras.

“El impacto real se producirá si logran competir en cuanto al precio,” afirma Pulickel Ajayan, profesor de ingeniería mecánica y ciencia de los materiales en Rice, que no estuvo involucrado en el trabajo. “Esa es una de las razones por la que los nanotubos podrían pasar a jugar un rol importante. Es un proceso rollo-a-rollo, lo que hace que se posible que entre en el mercado.”

La mejora de la resolución y la precisión de las impresoras rollo-a-rollo podría generar etiquetas más pequeñas y capaces de almacenar más información, señala Cho. Sin embargo también hay que mejorar el circuito para que emita señales de mayor potencia. El lector sólo funciona a 10 centímetros de distancia ahora mismo—lo cual no es suficiente como para usarse en la línea de caja de un mercado.