Naklejany tranzystor cieńszy niż włos

Opracowane przez inżynierów szwajcarskich elementy elektroniczne są tak elastyczne, że będą mogły być instalowane nawet w ludzkim oku.

Aktualizacja: 16.01.2014 08:50 Publikacja: 16.01.2014 08:49

Elektronika na liściu fikusa. Może być umieszczana praktycznie na każdej powierzchni

Elektronika na liściu fikusa. Może być umieszczana praktycznie na każdej powierzchni

Foto: ETH Zürich

Badacze z Politechniki Federalnej w Zurychu (ETH) opracowali technologię wytwarzania wyjątkowo cienkich, elastycznych elementów elektronicznych. Osiągnięciem, które może zrewolucjonizować urządzenia diagnostyczne i gadżety przyszłości – pochwalili się badacze na łamach magazynu „Nature Communications".

– Elementy cienkowarstwowej elektroniki mogą być stosowane na różnych powierzchniach i w każdym przypadku będą doskonale dopasowane – przekonuje Niko Münzenrieder, członek zespołu, który wynalazł tę technologię.

Podczas jednego z eksperymentów naukowiec zanurzał liść popularnej rośliny domowej w cieczy zawierającej kawałki błyszczącej membrany i pęsetą nakładał na liść jeden z kawałków elektroniki. Po wysuszeniu ten element trzymał się solidnie na liściu, jakby był przyklejony prawdziwym klejem.

Kombinezon na skoczni

Wynalazek przechodzi obecnie próby w Laboratorium Elektroniki szwajcarskiej uczelni, kierowanym przez prof. Gerharda Tröstera. Naukowcy badają różne warianty elastycznych elementów elektronicznych. Są wśród nich tranzystory i czujniki.

Laboratorium profesora Tröstera zasłynęło już z nietypowych zastosowań elektroniki. Na przykład badacze opracowali tkaniny zrobione z elementów elektronicznych. Były one wykorzystywane do monitorowania funkcjonowania organizmu ludzkiego. W ramach eksperymentów takie ubrania z czujnikami nosiła szwajcarska gwiazda skoków narciarskich – Simon Ammann. Badacze prowadzą dalsze eksperymenty z czujnikami monitorującymi funkcje organizmu, wplatanymi w bieliznę lub przyklejanymi do skóry.

Prawie rok zajęło Münzenriederowi, który pracował razem z Giovannim Salvatore, opracowanie sposobu wytwarzania elastycznej elektroniki o wyjątkowo cienkich warstwach. Badacze uzyskali membranę przez nakładanie kolejnych warstw parylenu (to handlowa nazwa różnych polimerów nakładanych przez napylanie). W trakcie tej pracy łączyli je z materiałem półprzewodnikowym IGZO – składającym się z indu, galu, cynku i tlenu oraz złota.

Do budowy tranzystorów i czujników badacze zastosowali konwencjonalne metody. A w kolejnych etapach pracy usuwali nadmiar polimeru. Uzyskali bardzo cienką wstążkę elementu elektronicznego grubości jednej tysięcznej milimetra. To 50 razy mniej, niż wynosi grubość ludzkiego włosa.

Element elektroniczny wykonany w ten sposób okazał się bardzo elastyczny i – w zależności od materiału wykorzystywanego do tranzystorów – mógł być także przejrzysty.

Badacze podczas wielu eksperymentów potwierdzili teoretycznie określony promień zgięcia elastycznej elektroniki. Owinęli membranę wokół włosa (w przypadku konwencjonalnych układów to niemożliwe) i sprawdzili działanie czujników. Funkcjonowały bez zarzutu. Tranzystory, które z powodu użycia w nich materiałów ceramicznych są nieco mniej elastyczne, także pracowały znakomicie.

Kłopot z baterią

Właściwości tej elektroniki otwierają dla niej zupełnie nowe zastosowania.

Münzenrieder i Salvatore wskazują na „inteligentne" soczewki kontaktowe. Badacze połączyli cienkowarstwowe, przezroczyste tranzystory oraz czujniki tensometryczne (do pomiarów naprężenia) ze standardowymi soczewkami kontaktowymi i umieścili je na sztucznym oku.

Eksperyment potwierdził, że tego rodzaju okulary nie tylko są w stanie korygować wady wzroku, ale także służyć z powodzeniem do stałego pomiaru ciśnienia wewnątrzgałkowego. Wczesne wykrywanie nieprawidłowego ciśnienia wewnątrz gałki ocznej ma kluczowe znaczenie dla leczenia jaskry.

Ale żeby takie soczewki mogły być stosowane w praktyce, muszą być w pełni użyteczne i opłacalne. Naukowcy muszą jeszcze pokonać kilka przeszkód technicznych. Na przykład opracować sposób trwałego przymocowania elementów elektronicznych do soczewek.

Dotychczas nie potrafią zapewnić niezawodnego połączenia ze względu na to, że oczy stale muszą być wilgotne. Ponadto czujniki i tranzystory wymagają energii. Obecnie musi być dostarczana ze źródła zewnętrznego.

– W laboratorium membranę można łatwo podłączyć do sieci energetycznej pod mikroskopem – powiedział Münzenrieder. – Jednak urządzenie dołączone do rzeczywistego oka musi być zasilane w inny sposób.

masz pytanie, wyślij e-mail do autora

k.urbanski@rp.pl

Materiał Promocyjny
Kod Innowacji - ruszył konkurs dla firm stawiających na nowe technologie w komunikacji z konsumentami
https://track.adform.net/adfserve/?bn=77855207;1x1inv=1;srctype=3;gdpr=${gdpr};gdpr_consent=${gdpr_consent_50};ord=[timestamp]
Materiał Promocyjny
Polska na czele rewolucji technologii kwantowych
Materiał partnera
Technologie kwantowe: nauka tworzy szanse dla gospodarki
Nowe technologie
Niewykrywalny bombowiec strategiczny Sił Powietrznych USA odbył pierwszy lot
Materiał Promocyjny
Do 300 zł na święta dla rodziców i dzieci od Banku Pekao
Nowe technologie
Co mówią kury? Naukowcy opracowali tłumacza, użyli sztucznej inteligencji